M2M 서비스 지원을 위한 이동통신 인프라 기술은 3GPP에서 MTC(Machine Typer Communications)라 부른다. 최근 3GPP SA1, SA2 에서는 MTC 디바이스와 MTC 서버 통신 모델 기반의 서비스 모델 및 지원에 관한 네트워크 구조 기술표준이 추진되었다. 이 후 후속 작업으로 3GPP SA1에서는 TR 22.888(MTCe: Study on Enhancements for MTC) 문서를 통해 MTC 디바이스 간 통신 시나리오 및 use case 개발이 추진 중이다. TR 22.888 문서에는 MTC 디바이스 간 통신 접속 시나리오 및 use case를 정의하고 이에 대한 3GPP 네트워크 요구사항을 개발하고 있다. 현재 TR 22.888v0.7 에서는 5가지의 MTC 디바이스 간 통신 시나리오가 개발되었다. 각 시나리오는 MTC 디바이스가 접속을 원하는 원격 MTC 디바이스와 연결 설정 과정에서 직접연결, MTC 서버를 통한 연결, 네트워크/MTC 서버 내에 이름 분석 기능(name resolution function) 지원을 통한 연결, 그룹 통신 내 MTC 디바이스 간 연결, 네트워크 코디네이션(network Coordination) 지원을 통한 연결 등으로 구분된다. 본 논문에서는 이와 같은 M2M에서 디바이스간 직접 통신에 관한 시나리오 및 usecase를 분석한다.
웨어러블 디바이스 시장은 현재 스마트 워치를 중심으로 급속히 성장하고 있다. 웨어러블 디바이스는 심장 박동수 등 헬스케어 정보를 스마트워치나 스마트밴드의 헬스센서를 통해 얻고, 이 내용을 스마트 폰이나 서버로 전송하는 기능을 수행한다. 그리고 웨어러블 디바이스를 통해 자동차 또는 스마트폰의 메시지 통신과 통화기능까지 수행하고 있다. 현재 웨어러블 디바이스 중 하나인 스마트 글래스도 세계의 여러나라에서 개발을 시작했으며, 구글 글래스 출시 이후에 스마트 글래스의 일반인의 관심이 높아지기 시작했으며, 두 손이 자유로운 이동환경에서 동영상 촬영이나 인터넷이나 사물인터넷 통신이 가능케 하고 있다. 웨어러블 MPEG 국제표준기술은 웨어러블 기기의 가장 중요한 특징을 기초로 하고 있다. 그 중요한 특징은 웨어러블 기기에서 키보드를 사용할 수 없다는 것이다. 웨어러블 디바이스를 사용하는데 제스처, 보이스 명령어를 이용하게 되고, 이 명령어로 멀티미디어 콘텐츠를 제어하는 것이 중요한 요소기술이다. 전세계 웨어러블 디바이스 제조사 입장에서는 스마트폰 또는 다른 웨어러블 디바이스와 통신을 위해 멀티미디어 응용 어플리케이션에 대하여 상호 통신이 가능한 메타데이터 정합표준이 필요하다. 이와 관련된 파일포맷정보의 국제표준화가 시급한 상황이다. 상호 통신을 위해 웨어러블 디바이스에서 사용자로 전달되는 명령어체계는 크게 제스처 명령어, 보이스 명령어와 터치 명령어로 나눌 수 있다. 웨어러블 MPEG 국제표준기술 중에서 멀티미디어 통신과 제스처인식 분야에서는 세가지의 명령어 집합을 기준으로 웨어러블 디바이스의 멀티미디어 콘텐츠를 제어하는 것이 중요한 부분이다.
최근 통신 디바이스의 보급률리 증가함에 따라 트래픽량이 증가하고 주파수 부족 현상이 발생되고 있다. 이때, 근접해 있는 디바이스간의 통신은 기지국을 거치지 않고 직접 통신을 수행한다면 주파수 부족 문제 해결에 도움이 될 것이다. 본 논문은 기지국을 통한 통신과 직접 통신에 대한 의사결정에 대하여 근접도 레벨링 방법을 이용한 디바이스간 직접통신 의사결정 메커니즘을 제안한다.
M2M 서비스를 통한 통신 모델은 MTC 디바이스와 MTC 서버 통신 모델 기반으로 이루어졌다. 하지만 최근 이동통신 시스템 기반으로 M2M 서비스가 개발되면서 다양한 M2M 서비스 개발을 위해 디바이스간 직접 통신 및 게이트웨이 기반 M2M 서비스 통신 모델에 관한 기술표준이 3GPP SA1에서 추진 중이다. 이와 관련된 기술은 3GPP SA1 TR 22.888(MTCe: Study on Enhancements for MTC) 문서를 통해 개발 중이며 주요 내용은 MTC capillary network 구축 및 MTC 게이트웨이 디바이스 역할 등을 기술하고 있다. MTC capillary network 구성의 목적은 non-3GPP M2M 디바이스를 이동통신 시스템을 통해서 M2M 서비스를 제공하기 위함이다. 본 논문에서는 이와 관련된 표준기술 및 use case를 분석한다.
IoT 환경에서는 다양한 센서 디바이스들이 각 디바이스들의 역할과 위치에 따라서 그룹 형태를 이루어 통신을 하게 된다. 그룹 형태의 센서 디바이스들이 통신하는 그룹 기반 통신에서는 수집된 정보를 게이트웨이와 같은 상위 디바이스에게 안전하게 전송해야 한다. 이 때 센서 디바이스들은 게이트웨이와의 인증 과정이 필요하며, 인증 후에 세션키를 분배하여 안전한 통신을 수행할 할 수 있다. 하지만, 일반적인 환경에서는 센서 디바이스의 수가 많아질수록 게이트웨이가 인증을 수행하고 키를 분배하기까지는 매우 큰 오버헤드가 발생하게 된다. 따라서 본 논문에서는 IoT 환경에서 그룹 기반 통신에 대한 보안 요구사항을 분석하고, 그룹 환경에서 사용될 수 있는 그룹 인증 기법에 대해 설계한다.
IoT(Internet of Things)가 산업 전반의 서비스로 발전하고 있고 IoE(Internet of Everything) 통신개념으로 확대 되면서 IoT 디바이스를 이용한 서비스들을 일상생활에서 쉽게 접하고 이용하고 있다. IoT를 활용하여 정보를 수집하기 위해서는 더 많은 디바이스가 필요하고 2020년까지 약 500억 개의 디바이스 수 가 증가할 것으로 예측하고 있으며 현재 디바이스 수의 약 배의 수이다. 점차적으로 모바일 디바이스와 스마트 디바이스와 사물인터넷 디바이스의 수가 증가하고 있으며 이처럼 많은 사물인터넷 디바이스를 운영하기 위해 에너지자원이 필요하게 되며 각각의 디바이스에 소비되는 전력이 적기 때문에 에너지를 대수롭지 않게 생각할 수 있는데 통신시스템에서 가장 중요한 자원은 전력과 대역폭이다. 최적의 통신시스템설계에서 가장 중요한 것은 송신기의 전력과 채널의 대역폭을 가장 잘 활용할 수 있는 기법의 시스템이라 볼 수 있다. 본 논문에서는 증가될 디바이스수를 생각하고 전송 정보와 상관없이 신호를 발생시켜 신호전송에 필요한 에너지 이외의 전력이 소비되는데 전송 정보가 발생하고 정보를 수신할 수신기에 근접할 경우 정보전송을 하여 에너지를 가장 효율적으로 사용하는 방안을 실험을 통해 분석 설계한다.
현대인의 집밖 스마트 ICT 디바이스의 요구성능은 휴대 용이성, 끊김 없는 통신채널 확보, 저전력 소모, 편리한 UI, 다양한 기능의 통합제공, 필요한 기능의 손쉬운 추가 및 삭제 등이며, 이런 요구에 충족하기 위해서 HW는 경박단소, 고성능 및 저전력 소모 등으로, SW는 개방형 앱 스토어를 통한 기능추가로 진화하였고, 이를 포함하는 디바이스로는 스마트폰, 테블릿 PC가 대표적이다. 집안의 스마트 ICT 디바이스의 요구성능은 집밖 ICT 디바이스 성능을 포함하면서, 어떤 디바이스에서든 끊김없는 콘텐츠 및 데이터 수집과 이동성, 그리고 아직 정의되지 않은 미래 추가기능의 실행 가능성 등이며 이를 위해 STB(Set Top Box), IPTV, 미디어허브, SmarTV 등 다양한 디바이스가 혁신적인 변모를 준비하고 있다. 본고에서는 집안 ICT 디바이스 혁신의 결과물을 디지털 미디어 허브라 명명하고, 이를 지향하고 있는 후보군 디바이스 들의 동향을 살펴보며, 디지털 미디어 허브로의 신속한 변모를 위해 필요한 연구 개발 방안으로 플랫폼기반의 SW-SoC(System On a Chip) 개발 기술을 소개하고자 한다.
디바이스 드라이버는 커널의 대부분을 차지하기 때문에 디바이스 드라이버에 문제가 발생하면 시스템에 심각한 영향을 미치게 된다. 따라서 디바이스 드라이버의 고장 분리 기술은 운영체제의 신뢰도 향상을 위해서 매우 중요하다. 동적 코드 변환 기법(Binary Translation)은 기계어 코드의 수준에서 기존의 디바이스 드라이버의 명령어 집합을 다른 명령어 집합으로 변환하여 실행하도록 하는 기법이다. 이 기법을 통해 우리는 각 명령어의 변환 과정에서 디바이스 드라이버의 모든 행위를 감시할 수 있다. 따라서 동적 코드 변환기법은 디바이스 드라이버의 고장을 분리하며 악의적인 메모리 접근을 제한하는 장점을 가지고 있다. 또한 커널 코드의 수정과 디바이스 드라이버의 수정이 요구되지 않는다. 이 논문에서 우리는 동적 코드 변환 기법을 설계하고 구현하였다. 그리고 동적 코드변환 기법을 이용한 몇 가지 실험을 통해, 디바이스 드라이버를 수행 시 발생하는 오버헤드와 고장 분리 가능 여부를 평가해 보았다.
21세기를 지향하여 음성뿐만 아니라 데이터, 나아가서는 화상까지도 쌍방향전송을 가능케하는 고도정보통신, 소위 멀티미디어의 세계가 구현되어 가고 있다. 이 멀티미디어의 세계는 (1)고속$\cdot$대용량, (2)글로벌, (3)모바일(퍼스널)의 키워드로 특징지을 수 있는데, 여기에는 화합물반도체를 베이스로하는 광$\cdot$마이크로파디바이스가 깊이 관련되어 있다. 마이크로파디바이스를 살펴보면 소위 ''텔레데식'' 계획으로 대표되는 다량의 인공위성을 이용한 글로벌한 고속$\cdot$대용량통신에는 30 GHz라는 초고주파기술이 필수이며, HEMT등의 고성능화합물 반도체디바이스가 반드시 필요하다. 또 2.5~10Gbps, 나아가서는 40Gbps의 고속$\cdot$장거리 통신에는 광 디바이스가 결정적인 역할을 하고 있다. 한편 지수 함수적으로 증대하고 있는 정보의 축적은 광디스크의 진보에 힘입은 바가 크다. 보다 많은 대용량 화상데이터의 축적과 읽기$\cdot$쓰기를 할 수 있는 DVD(Digital Versatile Disc)-ROM, DVD-RAM에 대하여도 시장 조성이 목전에 다가오고 있다. 이와 같이 광$\cdot$마이크로파디바이스는 정보$\cdot$통신의 프런트 엔드를 걸머진 중핵디바이스로서 앞으로 멀티미디어를 근간으로 하여 성장해 갈 것으로 생각된다.
무선환경은 가짜 클론 디바이스가 진짜인 것처럼 위장한 해킹공격에 매우 취약한 것으로 잘 알려져 있다. 그것은 단말기와 기지국(AP: Access Point)이 위변조가 쉬운 디바이스 식별자(예로 MAC(Medium Access Control) 주소, SSID, BSSID(Basic Service Set Identification) 등)를 이용하여 상호 인증하기 때문이다. 무선핑거프린팅(Wireless Fingerprinting)은 통신과정에서 발생되는 무선신호 특성으로부터 디바이스를 고유하게 식별하는 핑거프린트를 추출하여 송신 디바이스가 가짜 클론 디바이스인지 아닌지 여부를 식별하는 기술이다. 본 기술은 무선물리계층 보안을 위한 인증 및 키 생성, 무선 침입탐지, 공격자의 위치/방향/거리 추적, 무선 포랜식 및 보안관제의 성능을 결정하는 핵심기술로 활용되고 있다. 향후 등장이 예상되는 M2M 무선랜, 무선인지네트워크, 무선센서, 무선차량통신, IoT 무선통신환경에서도 본 기술의 중요성은 더욱 증가하리라 본다. 본고에서는 무선 디바이스의 핑거프린팅 개념을 이해하고, 기술 분류에 따른 세부기법 연구 및 보안응용 동향을 분석함으로써 본 기술의 발전방향을 조망해보고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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