컴퓨터 개론 - 사물 인터넷의 개념과 구성

1. 사물 인터넷의 개념

• 모든 사물의 눈과 귀가 되는 것은 센서이며 컴퓨터와 센서, 그리고 사람 간의 통신이 사물 인터넷

1) 사물 인터넷의 발전

(1) 유비쿼터스(Ubiquitous) 컴퓨팅

• 마크 와이저(Xerox PARC), 사카무라 켄 교수(동경대)가 제안
  • 1988년 제안, ‘Ubiquitous(편재적)’는 어디서나(Everywhere)의 의미로 보편적으로 존재 한다는 의미
• 유비쿼터스 환경
• 시간적, 공간적 제약을 받지 않고(Any Space/Any time) 사용자가 필요로 하는 정보나 서비스
  (Any Service)를 받을 수 있음, 모든 단말기(Any Device)를 통해

(2) 유비쿼터스 환경

(3) 유비쿼터스 컴퓨팅에서 사물 인터넷으로

(3-1) 사물 인터넷 발전의 배경

• 센서 기술의 발전과 가격의 하락 - 스마트폰의 확산
• 무선 인터넷 기술의 발전
• 클라우드 컴퓨팅 기술의 발전
• 빅데이터 분석기법의 활용

2) 사물 인터넷의 개념

(1) 사물 인터넷(IoT: Internet of Things)

• 모든 사물을 무선 인터넷을 이용하여 연결하고 사물 간에 정보를 교환하고 상호 소통하는 인프라와 서비스
  인간에게 유용한 정보를 제공, 인간 중심 개념
• 주변 사물들이 유·무선 네트워크로 연결되어 유기적으로 정보를 수집 및 공유하면서 상호작용하는
  지능형 네트워킹 기술 및 환경 : 사물 공간 연결 망
• 사물은 인간, 차량, 각종 전자기기, 교량, 시설물, 안경, 시계, 의류, 동식물 등을 포함하며 자연 환경에
  조재하는 모든 물리적 객체

(2) M2M(Machine to Machine)

• 사람이 직접 제어하지 않는 상태에서 사물 또는 지능화된 기기 간의 상호 소통, M2M은 통신 주체가 사물 중심
• (센싱, 컴퓨팅, 무선통신이 가능한 수많은 센서 노드로 구성된 무선 네트워크)

(3) 유비쿼터스(Ubiquitous Sensor Network, USN)

• 컴퓨터를 의식하지 않고 장소, 시간에 구애받지 않고 자유롭게 네트워크에 접속
• 초소형 센서 노드를 통해 실시간으로 각종 정보를 수집하고, 각종 무선 네트워킹 기술을 이용하여 상호작용
• 사물통신과 유비쿼터스의 합집합

(4) 만물 인터넷(Internet of Everything, IoE)

• 사물뿐만 아니라 사람, 공간, 업무 및 데이터까지 모든 것들이 네트워크상에 연결되는 미래 인터넷
• 네트워크들의 네트워크라는 개념
• 프로세스를 중심으로 연결된 수많은 사람, 사물, 공간, 데이터가 연계를 통해 수십억 또는 수조개가 연결될 수 있는 네트워크

(5) IoT의 구성 요소와 기능

• 센서는 주위 반응을 감지하는 귀
• 네트워크는 사물의 반응으로 정보를 전달하는 선로
• 클라우드는 데이터를 보관하는 기억
• 빅데이터는 데이터 활용을 판단하는 뇌

(5-1) 사물 인터넷 혁명

• 스마트홈, 스마트 시티, 스마트 카(무인 자동차), 교통, 에너지 관리, 보안 및 감시, 빌딩 관리, 제조업,
  농업, 헬스 케어 등 2 IoT 기술은 2차 디지털 혁명
• 구글, 애플, 마이크로소프트, IBM, Cisco, 삼성전자, Qulcomm 등 IoT에 투자

(5-2) IoT의 대표적인 활용 분야

2. 빅데이터와 데이터 분석

• 스마트폰은 항시 접속 상태(Connectivity)에 있는 초 연결 사회에서 살고 있음

1) 초 연결 사회

(1) 초연결사회의 3가지 차원(출처: ITU, The internet of things. 2005)

(2) 플랫폼의 진화

• 정보의 가치는 점차 진화, 정보가 지식화되고, 이러한 지식들이 의사결정에 이용되면 지혜
• 오늘날에는 빅데이터 처리 기술이 중요

2) 사물 인터넷의 구성

(1) 사물 인터넷의 3가지 핵심 요소

(1-1) 데이터 생성 영역(센서 및 액추에이터(Sensors & Actuators))

• 사물(Object)
  • 네트워크에 연결된 사용자 단말이나 다양한 형태의 장치
  • 임의의 프로세서를 장착한 일종의 내장형 시스템
  • 스마트폰이나 태플릿과 같은 모바일 기기, 안경이나 시계 같은 착용형 기기, 자동차,
  • TV, 냉장고와 같은 가전제품, 폐쇄 회로 텔레비전, 드론 등 - 사물들에 부착된 장치(Device)
    • 주변 상황을 인지하고 필요한 데이터를 수집할 수 있는 센서
    • 처리기 및 저장 공간
    • 인터넷망과 연결하여 데이터를 주고받을 수 있는 통신모듈 자체전원
• 연결 영역(네트워킹)
• 데이터 처리 영역(자료 축적, 가공 및 서비스)

(2) 사물 인터넷의 정의

(2-1) 데이터 생성 영역(데이터 생성)

• 다양한 센서나 디바이스들이 생성된 데이터들을 네트워크를 통해 서버에 전달하는 역할 수행

(2-2) 연결영역(네트워킹)

• 생성된 데이터를 인터넷상의 서버에 전달
• 이동통신 기술과 무선근거리 통신 기술, 인터넷

(2-3) 데이터 처리영역(자료축적·가공)

• 데이터를 저장·분석하여 가공하는 역할
• 중앙에 서버를 이용하거나 클라우드 컴퓨팅 기술 활용

(2-4) 서비스 제공 영역(정보 표현과 피드백)

• 정보를 표현하는 역할
• 스마트폰, 컴퓨터, 센서나 디바이스(피드백)

(3) 사물 인터넷과 근거리 무선통신

• 인간의 참여와 간섭을 최소화하고 사물 간에 생성되는 데이터를 실시간에 획득하여 적절한 정보의 활용을 자동화를 지향
• 기존 Wi-fi의 한계를 극복하기 위해 비콘과 NFC 등 근거리 무선 통신이용과 저전력 블루투스 기술 이용

(4) 비콘(Beacon) 및 NFC 등 근거리 무선통신 기술

• 저전력 소모량
  • 저전력 블루투스 기술을 이용한 비콘, RFID(전파식별) 기술을 이용한 NFC(근거리 무선통신)
  • IP를 사용하지 않는 기기 간 통신 USB(Universal Serial Bus) 활용
• 비콘: 실내에서도 위치추적 수행
• NFC: 10cm 이내의 단거리 통신

(5) 인터넷 인프라에 연결에 기반한 사물 인터넷

사물 인터넷에 연결된 사물들

• 전 세계적으로 통신 네트워크에 연결 시킬 수 있는 사물이 1.5조 개(Cisco사 자료)
• 2012년 현재 이들의 0.6%인 87억 개(스마트폰 제외), 2020년 500억 개의 사물 연결
• 연결 사물은 헬스케어 및 제조업 분야가 가장 많음
• IoT 시스템을 제어하는 것은 사람(사용자), 최적의 의사결정