본 논문에서는 사물인터넷(Internet of Things, IoT)에 적용되어 사용될 수 있는 다중 게이트웨이 환경에서 각 게이트웨이의 상황에 따라 종단 노드를 분산 트레이드 해줌으로서 게이트웨이의 자원 소모 효율성 증대 및 수명 연장을 할 수 있는 기법을 제안한다. 본 논문에서는 해당 기법을 두 단계에 걸쳐 제안하고 해당 기법의 효율성 입증을 위하여 클라우드 컴퓨팅이라는 대규모 환경을 가정하여 실험을 진행하였으며, 해당 실험의 결과에 따르면 전체 게이트웨이의 자원 소모량이 평준화됨과 동시에 효율성이 증대되었음을 확인할 수 있다.
모든 사물이 지능화되고 인터넷과 연결되는 IoT의 시대가 열리고 있다. IoT 생태계 구축과 활성화를 위해서는 개방형 IoT 서비스 플랫폼이 무엇보다도 중요하다. 본 논문에서는 개방형 IoT 서비스 플랫폼을 위해 오픈 소스 하드웨어인 라즈베리파이를 활용하는 게이트웨이를 개발하였다. 개발한 게이트웨이는 다양한 무선인터페이스를 지원하고 사물인터넷 표준 메시징 프로토콜인 MQTT를 탑재하였다. 게이트웨이의 주요 기능을 검증하기 위하여 IoT 테스트베드를 구축하고 동작을 확인하였다.
최근 스마트 게이트웨이의 중요성이 커지고 있다. 유무선 공유기와 라우터 같은 네트워크 기능이 복합 내재되어 있다. 사물인터넷 시장이 확대되면서 네트워크 안정성과 보안문제가 발생했고 이러한 보안 문제를 해결할 방법 중 하나로 VPN 기술이 제시 되었다. 회선품질이 나쁜 SOHO 환경에서 VPN 구현을 위해서는 효율적인 설계가 필요하다. 본 논문에서는 OpenWRT기반으로 개발한 사물인터넷 지원 스마트 게이트웨이에서 VPN 터널링의 구현방법과 인터넷 회선 상황에 따른 실시간 트래픽 쉐이핑 방법에 대해 개념 및 원리를 제시하며 이에 대한 구현 및 측정한 성능지표를 제시한다.
본 논문에서는 IoT 게이트웨이 기반 서비스 탐색 관련 상호운용성 지원을 공통 서비스 탐색 기법을 제안한다. 사물인터넷 분야에서는 다양한 서비스 탐색 기법이 제안되어 있다. 특히, 중앙 관리 방식과 분산 관리 방식으로 구분되어 제안되었다. 또한 네트워크 인터페이스 타입에 따라서 다른 프로토콜이 사용되고 있다. 이런 로컬 네트워크 내에 상이한 서비스 탐색 프로토콜의 사용을 서비스 탐색과 관련된 홍보기능이 제공되지 못하기 때문에 디바이스간 서비스 탐색이 이루어지지 못한다. 본 논문에서는 이런 문제점을 해결하기 위한 IoT 게이트웨이 내부에 서비스 디렉토리를 새롭게 정의하고 이를 이용하는 공통 서비스 탐색 방법을 제시한다.
본 논문에서는 사물인터넷 서비스 모델인 OMA LWM2M 구조에서 IoT 게이트웨이가 포함된 확장 모델을 제안한다. 추가적으로 제안된 모델은 스마트폰 기반으로 구현된 IoT 게이트웨이를 가정하여 확장된 모델이다. 본 논문에서 제안하는 확장형 LWM2M 모델은 스마트폰을 이용하여 LWM2M 기반에서 스마트폰의 다양한 자원 및 None-LWM2M 클라이언트 자원을 LWM2M 자원 객체로 활용하여 다양한 IoT 서비스를 효율적이고 경제적으로 제공하는데 활용될 수 있다.
사물인터넷 서비스는 다양한 기능과 성능을 갖는 디바이스와 게이트웨이, 플랫폼, 서비스가 서로 상호 연동/통신함으로써 실현된다. 해당 서비스의 안전성 및 신뢰성을 보장하기 위해선 서비스 각 구성 요소에 적절한 보안 기술이 필요하다. 서비스 및 API 수준에서는 OpenID-connect, OAuth2, SAML, XACML과 같은 인증/인가, 접근 제어 기법이 필요하며, 플랫폼 및 프로토콜 수준에서는 MQTT, CoAP, HTTPS, RSPF 프로토콜 및 보안 절차가 필요하다. 한편, 이들 보안 기술은 공통적으로 TLS/DTLS 보안 프로토콜을 사용한다는 특성을 가진다. 이에, 본 논문에서는 사물인터넷의 디바이스, 게이트웨이, 플랫폼에서 손쉽게 사용될 수 있도록 TLS/DTLS 보안 칩 개발 사례를 소개하고 이를 TLS 오픈 소프트웨어 스택인 mbedTLS와의 연동 사례를 소개함으로써 사물인터넷 구성 요소에 공통적으로 활용 가능한 보안 기술 구현 사례를 살펴본다.
커넥티드 하우스는 새로운 통신서비스와 M2M, NFC, 스마트 홈, 스마트 그리드 등 기존 IT 시스템을 융합한 새로운 형태의 IT 융합 서비스로서, 언제 어디서나 어떠한 디바이스에도 연결되는 미래형 커넥티드 라이프 서비스이다. 본 논문에서는 미래형 커넥티드 라이프 서비스를 제공하는 사물인터넷용 커넥티드 오피스 솔루션인 지능형 게이트웨이를 설계하여 각종 센서와 지그비/Z-Wave/NFC 및 단말장치를 연동하며 제어할 수 있게 하였다. 또한 본 게이트웨이에 연동되는 IP/SIP/IMS 카메라, 비디오 도어폰을 개발하여 음성품질, 지터, 프레임 스피드 항목에서 국내통신사업자의 품질 기준을 만족하였다.
본 논문에서는 IoT 환경에서 IoT 게이트웨이를 통해 제공되고 있는 서비스 탐색 프로토콜에 대한 문제점을 분석하고 이를 해결하기 위한 해결방법에 대한 방향을 제시한다. 현재 다양한 IoT 서비스 탐색 프로토콜이 제안되어 있으며 제안된 서비스 탐색 프로토콜은 IP 기반 프로토콜과 non-IP 기반 프로토콜로 구분된다. 최근 IoT 기반 홈 네트워크 서비스 제공을 위해 스마트 IoT 게이트웨이가 개발되었다. 제안된 IoT 게이트웨이는 이종 네트워크 인터페이스에 대한 프로토콜 컨버팅 기능은 제공하고 있으나 서비스 탐색에 대한 홍보기능을 제공하고 있지 않다. 따라서 상이한 인터페이스로 구성된 IoT 디바이스에 대한 서비스 탐색 기능을 제공하지 못한다. 본 논문에서는 이런 문제점을 정의하고 이를 해결하기 위한 IoT 게이트웨이 내부 기능을 정의하고 추가적으로 공통 IoT 서비스 탐색 프로토콜 개발에 대한 방향을 제시한다.
본 논문에서는 사물인터넷 사용자가 유니티 기반의 스마트 미디어에서 3차원 형태로 표출하고자 유니티 런처 플랫폼을 제안하였다. 안드로이드 기반의 홈 게이트웨이는 유니티 엔진을 연동하는 플랫폼에서 동영상과 3차원 무비 텍스쳐가 동시에 연동하게 되었다. 유니티 런처 기반의 플랫폼은 3차원 공간에서 IoT 센서의 위치를 표출하는 유니티 활용 방안을 설계하였다. 제안한 스마트 게이트웨이 플랫폼에서 3차원 사물인터넷 센서의 위치를 추적하는 방식은 센서의 무선신호세기인 RSSI 신호와 방위각 정보를 활용함으로서 3차원 공간 상에서 IoT 센서의 3D 위치를 표출할 수 있다. 유니티 런쳐가 탑재된 스마트 게이트웨이 플랫폼은 3차원 입체모형으로 IoT 센서의 위치를 표출하기 위해 2D 평면도를 3차원으로 변환할 수 있다. 이러한 플랫폼은 3차원 큐브 형태로 센서의 위치 표시함으로서 IoT 센서의 동작 상태를 모니터링 할 수 있으며, 설치에서 폐기까지의 생애 주기를 표시할 수 있다.
앞으로 2020년에 250억 개의 사물인터넷 디바이스가 존재할 것으로 전망하고 있으며 새로운 네트워크 연결을 통한 다양한 신규 서비스 및 디바이스 시장이 창출될 것으로 예상하고 있다. 그러나 기존의 IP/SIP/IMS 카메라 및 비디오도어폰의 경우 제품 및 설치 환경의 문제 등으로 다양한 센서 및 IoT 기기를 수용하기 어렵다. 또한 최근에는 IoT 기술과 표준을 수용할 수 있는 센서 및 엑츄에이터들이 지속적으로 업데이트 되는 상황이다. 따라서 본 논문에서는 게이트웨이 기본 기능 외에 향후 업데이트되는 IoT 관련기기를 유연하게 수용하고 ZigBee/Z-Wave/NFC 단말장치와 연동할 수 있는 지능형 게이트웨이를 개발하였다. 본 지능형 게이트웨이는 IMS 시장의 성장으로 VoIP 시스템을 IMS 장비로 대체하기 위해 IMS 시스템을 개발하는데 기여를 할 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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