#1. 사물인터넷의 개념
Update Log
| 22.09.05 First Upload
| 22.09.07 수업내용 추가+
이번 포스팅은 간단하게 사물인터넷에 대한 개념을 다루어 보겠다.
흔히들 사물인터넷이라는 말을 자주 들어보았을 텐데
이는 Internet of Things의 줄임말이다.
IoT에서 중요한 점들을 2가지만 꼽아보자면
1. 저전력
2. Low cost 와 Low Process
가 있다.
1번과 같은 저전력 문제는 충분히 이해가 가능한데,
2번에서 Low process 부분이 이해가 가지 않는다.
이를 이해하려면 우리가 예전에 다루었던 아두이노를 생각하면 된다.
성능이 우수한 것 보다는 배터리의 효율성, 즉 얼마나 오래가는지가 IoT에 중요한 포인트인 것이다.
즉 자주 배터리를 갈지 않아도 된다는 점에 중점을 둔 것이다.
이를 예시로 간단하게 생각해보자면 리모컨을 생각하면 된다.
IoT의 동작원리를 잠시 생각을 해보면 단계별로 생각할 수 있다.
첫 번째로 센서를 통해서 데이터를 수집한다.
그 이후에 분석을 해서 통신을 통해 결과를 보내고 결론적으로 출력하는 방식이다.
이때 센서의 종류를 생각해보면 위의 그림에서 다양하게 나와있다.
간단하게만 보자면 위치기반 센서, 거리센서, 카메라 센서, 수위센서, 무게 센서 등등이 있다.
잠시 아두이노에서 자세하게 다루었던 부분을 생각해보자면 센서와 모듈을 구분할 수 있어야 한다.
가장 많이 헷갈려했던 것은 블루투스나, LED로 표시해주는 출력만 있는 기기는 모듈이지 센서는 아니다.
그동안 우리는 사람과 사람 사이의 통신을 하고 있었다.
그 매체는 보통은 우리가 생각하는 컴퓨터를 예시로 생각하면 될 것이다.
하지만 이제는 사람과 사물 간의 통신이 주를 이루고 있다고 생각하면 된다.
위의 그림도 사실 사물과 사람이 통신한다고 생각하면 된다.
이제는 더 나아가 사물과 사물 간에 통신을 하는 것이 최종 목표라고 생각하면 된다.
위의 그림에서 ECG센서는 심장이 뛰는 주기를 측정하는 센서이며
SmartWatch에서 측정하는 것은 motion과 Heart rate를 측정한다고 생각하면 된다.
요즘에는 또한 산소포화도가 스마트워치에서 측정이 가능하기 때문에
코로나에서 폐렴으로 나아가는 것을 미리 알아챌 수 있는 좋은 방법이다.
그다음으로 요즘 제일 각광받는 분야가 차량 분야이다.
이 또한 차량 (사물)과 (사물) 간의 통신이라고 생각하면 된다.
이 개념은 옛날에는 유비쿼터스와 같은 개념이라고 생각하면 된다.
그림에서 왼쪽에 보이는 조그마한 센서들을 비행기와 같은 것을 통해서
사막, 혹은 숲과 같이 사람들이 많이 있지 않는 곳에 뿌려버린다.
이때 자신들끼리 네트워크를 형성하게 끔 하는 것이다.
이를 지금 제일 잘 적용할 수 있는 곳은 아마 우크라이나가 아닐까 싶다.
우크라이나에서 전쟁이 일어나고 있으므로,
Infra 가 무너진 곳에서는 실제 사용할 때 효과를 얻을 확률이 높아질 것 같다.
이 부분은 우리가 IoT를 위해서 네트워크 부분에서 확장되거나 변한 부분을 보는 것이다.
접속수 확대 부분에서는 IPv6를 주목할 필요가 있다.
원래는 IPv4 였는데 IoT를 통해서 연결해야 할 사물들, 즉 주소들이 많아지므로
더 많은 숫자가 필요해서 달라졌다고 생각하면 된다.
M2M: Machine to Machine이다.
성능 부분에서는 BroadBand
즉 광대역을 생각하면 된다.
서비스 기능 향상 부분에선
Smart Networks 가 있고,
Data Centric 이란,
데이터를 중앙 집중화하고 데이터를 중심으로 시스템을 상호 연결하는 포괄적인 개념의 데이터 운영 방식이다.
이번 단원에서 가장 중요하다고 생각하는 개념이다.
이 계층적 단계는 아래에서부터 올라오면서 이해해야 한다.
그러면 1단계부터 차근차근 보겠다.
1단계
1단계는 우리가 생각하는 IoT 기기 안에 있는 것들을 의미한다.
예를 들어서 기계적인 부분이나, 센서들을 의미하는 것이다.
여기에서 정보들을 수집하는 것이다.
2단계
2단계는 정보를 통신, 즉 무선 통신하는 단계이다.
3단계
3단계는 데이터의 분석을 하는 단계이다.
그림에서는 Edge Computing이라고 되어 있는데,
이를 알기 위해서는 반대 개념인 Cloud Computing 개념을 아는 것이 중요하다.
Edge Computing 은 앞에서 말했던 사물과 사물 간의 통신을 일컫는 말이다,
밑에 내용은 네이버 지식백과를 참고해서 찾은 자료이다.
중앙 클라우드 서버가 아니라 이용자의 단말기 주변(edge)이나 단말기 자체에서 데이터를 처리하는 기술.
기존 클라우드 컴퓨팅에 비해 인터넷을 통한 데이터 전송을 줄일 수 있어 보안성이 뛰어나다.
데이터 양이 많고 실시간 처리가 필요한 자율주행 자동차, 스마트 공장, 사물인터넷(IOT) 등에서 대거 활용될 전망이다.
이에 반하는 Cloud Computing 은 간단하게 중앙 서버가 모든 데이터를 처리한다고 생각하면 된다.
밑에 내용은 동일하게 네이버 지식백과를 참고해서 찾은 자료이다.
클라우드 컴퓨팅은 쉽게 말해 고성능 컴퓨터가 업무를 대신 처리하는 기술이다.
사용자는 데이터 저장·처리, 콘텐츠 사용 등을 네트워크 중앙에 있는 서버에 맡길 수 있다.
컴퓨터 시스템 구축 및 유지·보수 비용을 아낄 수 있어 기업들 사이에서 인기가 높다.
최근에는 머신러닝, 빅데이터 처리 등 고성능 시스템이 필요한 업무를 클라우드 컴퓨팅이 대체하고 있다.
아마존의 아마존 웹서비스(AWS),MS의 애저가 대표적인 클라우드 컴퓨팅 서비스다.
4단계
4단계는 데이터의 축적이다.
말 그대로 데이터를 축적하는 것이라고 생가가 하면 된다.
5단계
5단계는 데이터의 추상이다.
간단하게 말하자면, 데이터의 min 값과 max값을 정하는 것을 말한다.
6단계
6단계는 그래픽의 표현 부분이다.
사람들이 보기 쉽게 그래픽적으로 표현할 수 있게 하는 부분이다.
7단계
7단계는 collaboration과 같이 다른 사람들에게 더 사용이 되는 부분을 말한다.
첫 번째로는 CPS 즉 현실과 가상의 세계를 융합한다고 생각하면 된다.
즉 우리가 요즘 많이 보는 메타버스라고 보면 된다.
두 번째로는 Edge AI device.
앞에서 살펴보았듯이 사물들끼리 이제는 통신하는 device를 말한다.
세 번째로는 Sensors and Actuator
앞에서 예시로 들었던 아두이노에서 센서와 모듈이라고 설명했던 부분에서
ACtuator 가 모듈이라고 생각하면 된다.
네 번째로는 앞에서 또한 설명했던
인프라가 없는 곳에서 네트워크를 형성하는
WMN, MANET, WSN 이 있다.
이를 위해서는 안정성 보안 이슈가 대두되고 있으며
에너지 보안, 얼마나 전송속도가 빠른지에 대해서도 이슈가 있다.
IoT가 사용되는 분야를 살펴보자면 6가지로 나눌 수 있다.
첫번째
위치 기반 서비스 (Location Based Service)
스마트폰과 피처폰의 차이라고 할 수 있다.
두번째
스마트 타이어 (TPMS)
타이어의 공기압 관련해서 잘 유지할 수 있도록
센서를 부착해서 유지하는 스마트 타이어가 있다.
세번째
헬스케어/ 웰니스
옛날부터 지금까지, 그리고 앞으로도 유망할 방면이다.
네번째
웨어러블
다섯번째
스마트팩토리
원래는 공장에서는 통신이슈로 무선 통신을 하지 않는다.
자기장과 전기장관련해서 통신의 불안정성을 방지하기 위함이다.
하지만 요즘에는 천천히 무선으로 바꿔가는 추세이며 인공지능도 첨가된다.
여섯번째
노약자 보호시스템
위의 그래프만 봐도 제료와 산업현장에서 제일 많이 사용되는 것을 알 수 있으며
오른쪽 트랜드를 보면 어떤 것이 가장 잘 사용 되는지도 알 수 있다.
IoT의 네트워크에서의 사용 (5G)
다음 그림은 5G의 이상적인 형태이다.
사실 현재 5G는 이와 같은 구조를 다 완성시키지 못했다.
형광펜으로 칠해진 부분을 유의해서 보자.
기지국을 기준으로 봤을때 왼쪽부터 본다면
Multi - hop relaying
간단하게 말하면 통신이 잘 통하지 않는 곳에 있는 친구가 있고
그 옆방에 통신이 잘 통하는 내가 있다고 가정하자.
이때 내 스마트폰으로 통신을 받아서 친구한테 전달한다고 생각하면 된다.
Indoor Femto Access Point
우리가 생각했을때 WIFI와 비슷한 기기를 통해서
집에서 5G를 쓴다고 생각하면 된다.
오른쪽 그림 3개는
M2M communication -> 기계들간의 연결성
Vehicle- to Vehicle communication -> 자동차간의 연결성
D2D communication -> 디바이스들간의 연결성
5G IoT
요즘에는 다양한 서비스들을 사용하기 위해서 5G를 필수적으로 사용해야 한다.
첫번째
Latency가 1ms로 굉장히 줄었다는 것이다.
이때 Latency란 Delay를 의미하는 것인데
데이터를 전송하고 이를 받는데까지 걸리는 시간을 의미하는 것이다.
두번째
더 많은 디바이스가 사용될 수 있다.
약 10대부터 100개 그 이상의 디바이스가 사용 될 수 있다.
세번째
특정모드에서는 디바이스의 배터리 효율이 높아지게 할 수 있게 되었다.
10년동안 M2M 베터리 수명을 보장한다.
네번째
만드는 제작비용이 굉장히 적어졌다.
4G에서 5G로의 차이점을 자세하게 설명해 놓았다
한번 차이점을 잘 살펴서 공부해보자.
Network for IoT
PAN
Personal Area Network
ex) 블루투스
LAN
Local Area Network
WAN
Wide Area Network
유선통신에서는 미국까지 갈 정도로 넓은 네트워크라고 생각하면 되고
무선통신에서 이동통신같은 것이라고 생각하면 된다. (모바일같은거)
'STUDY > 사물인터넷' 카테고리의 다른 글
| #6. 802.11p (0) | 2022.10.05 |
|---|---|
| #5. PHY Layer (0) | 2022.10.05 |
| #4. MAC Layer (0) | 2022.09.26 |
| #3. WIFI (5) | 2022.09.22 |
| #2. 표준규격 (0) | 2022.09.08 |
