IoT 단말을 관리하는 IoT 관리 허브가 수집한 센싱데이터를 원격의 서버로 저장하기 위해서 인터넷 네트워킹이 가능해야 한다. 네트워크에 접속하기 위한 방법은 유선연결 방법과 WLAN AP에 접속하는 방법이 있는데, WLAN AP에 접속하기 위해서는 접속 가능한 영역의 AP 목록을 조회하고 특정 AP를 선택해야 한다. AP에 보안키가 설정되어 있는 경우에는 해당 보안키를 입력 할 수 있는 방법 또한 필요하다. 기존 방식에서는 IoT 관리 허브가 AP의 목록조회를 위한 디스플레이 장치가 필요했고, 목록을 선택하고 보안키를 입력하기 위한 입력 장치가 필요했다. 이러한 방식은 IoT 관리 허브가 디스플레이 장치와 입력 장치를 포함한 형태로 구성되기 때문에 단말의 소형화와 저가격화를 방해하게 된다. 또한 IoT 서비스가 대중화 되었을 때 사용자들에게 불편한 서비스로 인식될 우려가 있다. 본 논문에서는 스마트폰의 Wifi, 디스플레이 장치, 입력 장치를 이용하여 사용자에게 친숙한 방법으로 IoT 관리 허브를 WLAN 네트워크에 연결하는 방법을 제안한다.
IoT 단말을 관리하는 IoT 관리 허브가 수집한 센싱데이터를 원격의 서버로 저장하기 위해서 인터넷 네트워킹이 가능해야 한다. 네트워크에 접속하기 위한 방법은 유선연결 방법과 WLAN AP에 접속하는 방법이 있는데, WLAN AP에 접속하기 위해서는 접속 가능한 영역의 AP 목록을 조회하고 특정 AP를 선택해야 한다. AP에 보안키가 설정되어 있는 경우에는 해당 보안키를 입력 할 수 있는 방법 또한 필요하다. 기존 방식에서는 IoT 관리 허브가 AP의 목록조회를 위한 디스플레이 장치가 필요했고, 목록을 선택하고 보안키를 입력하기 위한 입력 장치가 필요했다. 이러한 방식은 IoT 관리 허브가 디스플레이 장치와 입력 장치를 포함한 형태로 구성되기 때문에 단말의 소형화와 저가격화를 방해하게 된다. 또한 IoT 서비스가 대중화 되었을 때 사용자들에게 불편한 서비스로 인식될 우려가 있다. 본 논문에서는 스마트폰의 Wifi, 디스플레이 장치, 입력 장치를 이용하여 사용자에게 친숙한 방법으로 IoT 관리 허브를 WLAN 네트워크에 연결하는 방법을 제안한다.
IoT management hub has to request the WLAN AP list of the accessible areas in a place that is installed, or choose a specific WLAN AP you want to connect in order to be connected to the Internet. the specific method also is required to input the password when the security key was set. As that way, I...
IoT management hub has to request the WLAN AP list of the accessible areas in a place that is installed, or choose a specific WLAN AP you want to connect in order to be connected to the Internet. the specific method also is required to input the password when the security key was set. As that way, IoT management hub needs both the display device and the input device to see the list of WLAN AP and to input the security key. If the IoT management hub is consist of them, It is difficult to achieve the objective of the miniaturization and cost reduction. In this paper, we propose a method to connect to a WLAN AP network using a smart-phone without the display device and the input device.
IoT management hub has to request the WLAN AP list of the accessible areas in a place that is installed, or choose a specific WLAN AP you want to connect in order to be connected to the Internet. the specific method also is required to input the password when the security key was set. As that way, IoT management hub needs both the display device and the input device to see the list of WLAN AP and to input the security key. If the IoT management hub is consist of them, It is difficult to achieve the objective of the miniaturization and cost reduction. In this paper, we propose a method to connect to a WLAN AP network using a smart-phone without the display device and the input device.
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문제 정의
Apache Tomcat에 내장된 웹 서버로만 웹 시스템을 구성할 수 있지만, 대규모의 사용자가 사용하는 시스템을 구축하려면 웹 서버와 연동하는 안정적인 시스템을 구축해야 한다[5]. 본 논문에서는 IoT 관리 허브에 Tomcat WAS를 설치하여 안드로이드와 통신하는 애플리케이션을 설계한다.
본 논문에서는 IoT 관리 허브의 Tomcat WAS와 Java를 이용하여 안드로이드에서 파싱되는 SSID와 보안키를 받는 Application을 구현한다.
본 논문에서는 IoT 단말의 소형화와 저가격화 그리고 편의성의 목표를 달성하기 위해 디스플레이 장치와 입력 장치가 없는 IoT 관리 허브를 구성한다. 그리고 스마트폰 애플리케이션을 이용하여 AP의 SSID와 보안키를 입력하는 네트워크 연결 처리 방법을 제안한다.
11의 프로토콜을 활용하여 IoT 관리 허브와의 네트워크를 구성하고 IoT 관리 허브가 WLAN에 연결되어 서비스 된다. 본 논문에서는 IoT 사물인 센서 단말과 액추에이터 단말, 소형 PC인 IoT 관리 단말 등을 구성한 Home IoT Network System 시스템을 활용하고, IoT 관리 허브가 WLAN에 연결되는 절차에 대하여 연구한다.
본 논문의 관련 연구는 사물인터넷, Web Application Server, Android, Shell Script로 이루어져 있고, 본론 구성은 Home IoT Network의 구성, IoT 관리 허브 단말, 연결 절차, 연결 기술 구현, 시스템 개선 효과 순서로 구성되어 있으며, 논문에 마지막 장에서 결론을 도출하고 향후 연구에 대해 논의한다.
또한 보안키가 다르기 때문에 네트워크 설정 값이 달라 특정 AP에 접속도 하지 못한 상태가 된다. 이 상황을 배제하기 위하여 선택할 AP의 SSID와 보안키가 일치하는지 여부를 확인한 후에 SSID와 보안키 값을 둘 다 파싱하여 사용자의 실수를 100% 방지하는 것이 향후 연구의 목적이다.
이 디스플레이 장치와 입력 장치가 IoT 관리 허브에 구성된다면 본 연구의 목적인 저가격화 그리고 소형화의 목표를 달성하기가 어려웠다. 하지만 본 연구를 통하여 디스플레이 장치와 입력 장치를 구성할 필요가 없어졌고 연구의 목적인 저가격화, 소형화의 목적을 달성하였다. 또한 IoT 서비스를 함에 있어서 기존의 방식은 사용자들에게 불편함을 줄 수 있었다.
제안 방법
1의 주소가 dhcp 서버로 동작함을 알 수 있다. IoT 관리 허브를 WLAN AP로 동작시키기 위한 모든 과정들을 Shell Script를 이용하여 하나의 파일로 구성하였다.
편리한 IoT 서비스를 확인하기 위한 일환으로, 사용자에게 IoT 관리 허브를 무선 AP에 연결하는 테스트가 진행되었다. IoT 관리 허브의 재부팅 시간은 항상 같기 때문에, 사용자가 스마트폰 Application을 사용하여 SSID 선택과 비밀번호 입력까지 걸리는 시간을 측정하였다. Application을 처음 사용하는 10명의 일반 사용자에게 테스트를 진행한 결과 제일 빠른 연결 시간은 18.
그 후 IoT 관리 허브에 설치된 OS의 네트워크 설정 파일에서 192.168.x.1의 주소를 고정하도록 설정하고 Reboot시에 AP와 dhcp 가 실행되도록 rc.d 파일을 수정한다. IoT 관리 허브가 WLAN AP 모드와 dhcp 서버로 동작하고 있는 경우, 스마트폰으로 접속하여 AP 정보를 확인해 보면 [그림 9]과 같은 화면을 볼 수 있다.
IoT 관리 허브를 WLAN AP 모드로 동작시키기 위해서 hostapd와 dhcp 서버 그리고 wpasupplicant 패키지를 설치해야 한다. 그 후에 hostapd.conf 파일에 무선 랜카드 정보, WPA 설정, SSID 및 보안키 설정 등을 통하여 WLAN AP 모드를 설정한다. 그 후 hostapd 파일에 hostapd.
본 논문에서는 IoT 단말의 소형화와 저가격화 그리고 편의성의 목표를 달성하기 위해 디스플레이 장치와 입력 장치가 없는 IoT 관리 허브를 구성한다. 그리고 스마트폰 애플리케이션을 이용하여 AP의 SSID와 보안키를 입력하는 네트워크 연결 처리 방법을 제안한다.
IoT 관리 허브는 WLAN Card를 사용하여 네트워크 커버리지에 있는 AP를 잡아 이더넷에 접속한다. 또한 AP 모드를 지원하는 WLAN Card를 사용하여 IoT 관리 허브를 WLAN AP로 활용하였다. IoT 관리 허브를 WLAN AP로 사용하는 경우에 스마트폰으로 IoT 관리 허브에 접속하는 것이 가능하다.
WAS 에 안드로이드 Application에서 파싱될 데이터를 받을 수 있는 페이지를 jsp를 이용하여 구현하였다. 런타임 API를 이용하여 설정파일을 열고, 스트림을 이용하여 안드로이드에서 파싱되는 SSID와 보안키를 쓸 수 있도록 구현하였다. 그 후에 사용자가 입력 버튼을 누르면 Reboot 될 수 있도록 구현하였다.
IoT 관리 허브의 단말은 Raspbian OS, Java, MySQL Database, Tomcat Web Application Server, Application으로 이루어져 있다. 본 논문에서 활용하는 IoT 관리 허브 단말은 MySQL Database, Tomcat WAS, Java를 이용하여 IoT 단말에서 오는 센싱 데이터를 수신하는 역할을 한다.
IoT 기기들이 늘어나면서 Home Automation의 일환으로 Home Network에 IoT장비를 붙여 거주지의 자동화를 도모하는 Home IoT Network System 들이 점차 늘어나고 있다[3]. 본 논문에서 활용한 Home IoT Network System 에서는 IEEE 802.15.4의 Zigbee 프로토콜을 사용하여 메쉬업 서비스를 제공한다. 단말을 관리하는 IoT 관리 단말이 Coordinator 역할을 하고 센싱 디바이스나 액추에이터와 연결된 단말들이 End Device의 역할을 한다.
본 논문에서는 IoT 관리 허브를 무선 AP 모드로 동작 시키기 위한 모든 작업들을 쉘 스크립트를 작성하여 실행파일로 활용하였다.
안드로이드 개발환경에서는 Wifi API를 활용하여 list view에 접속 가능한 AP 목록을 나열하고 클릭할 수 있도록 구현하였다. list view에 있는 SSID를 클릭하면, URI 파싱을 통하여 WAS에서 실행되고 있는 페이지에 SSID 값이 고정으로 입력된다.
편리한 IoT 서비스를 확인하기 위한 일환으로, 사용자에게 IoT 관리 허브를 무선 AP에 연결하는 테스트가 진행되었다. IoT 관리 허브의 재부팅 시간은 항상 같기 때문에, 사용자가 스마트폰 Application을 사용하여 SSID 선택과 비밀번호 입력까지 걸리는 시간을 측정하였다.
대상 데이터
[그림 6]은 본 논문에서 사용한 IoT 관리 허브와 IoT 단말의 실제 모습이다. IoT 관리 허브는 대중적으로 널리 사용되는 Raspberry Pi를 사용하였고, IoT 단말은 자체 제작하였다. [그림 6]의 IoT 단말은 이산화탄소의 양을 측정하는 센서 단말이다.
본 논문에서 활용하고 있는 Home IoT Network에서는 크게 데이터서버, IoT 관리 허브 역할을 하는 소형 PC 그리고 IoT 단말인 센서/액추에이터 단말들로 구성된다. 통신은 저속 전송 속도와 근거리 통신을 위하여 Zigbee Alliance에서 개발한 무선 네트워크 기술인 Zigbee를 사용한다.
본 논문에서 활용하는 Home IoT Network 환경에서는 IoT 관리 허브를 중심으로 스타형 토폴로지 네트워크를 구성한다. 각 End Device인 센서 노드를 보유한 단말들은 온습도 센서, 이산화탄소 센서, 적외선 감지센서 등 다양한 센싱 기능을 담당하고 있으며, 이 단말들은 소형 PC와 연결되어 데이터를 저장한다.
IoT 단말들은 통신 기능을 하는 Zigbee 모듈을 장착하고 있고 IoT 관리 허브 역시 Zigbee 모듈로 센싱데이터를 수집하고 액추에이터 단말에 명령을 내린다. 소형 PC로는 Raspberry Pi를 활용하였다. Raspberry Pi는 성능이 뛰어나면서도 저렴한 가격이 특징이고 데비안, 아치 리눅스, QtonPi등의 리눅스 배포판을 제공하고 있어 사용이 편리하다.
이론/모형
본 논문에서 활용하고 있는 Home IoT Network에서는 크게 데이터서버, IoT 관리 허브 역할을 하는 소형 PC 그리고 IoT 단말인 센서/액추에이터 단말들로 구성된다. 통신은 저속 전송 속도와 근거리 통신을 위하여 Zigbee Alliance에서 개발한 무선 네트워크 기술인 Zigbee를 사용한다. Zigbee는 작은 크기로 전력 소모량이 적고 값이 저렴하여, 홈 네트워크 등 유비쿼터스 구축 솔루션으로 각광받고 있다.
성능/효과
IoT 관리 허브의 재부팅 시간은 항상 같기 때문에, 사용자가 스마트폰 Application을 사용하여 SSID 선택과 비밀번호 입력까지 걸리는 시간을 측정하였다. Application을 처음 사용하는 10명의 일반 사용자에게 테스트를 진행한 결과 제일 빠른 연결 시간은 18.66초, 제일 느린 연결 시간은 28.27초로 사용자 전원 모두가 30초 내에 IoT 관리 허브를 네트워크에 연결하였다. 기존 디스플레이 장치와 입력장치를 이용하여 걸리는 시간과 비교한다면 상당히 만족스러운 결과를 보여주고 있다.
기존 디스플레이 장치와 입력장치를 이용하여 걸리는 시간과 비교한다면 상당히 만족스러운 결과를 보여주고 있다. 본 연구의 결과로 IoT 서비스에 있어서 사용자에게 친숙하고 관리가 편한 환경을 제공한 것을 증명하였다.
list view에 있는 특정 AP를 클릭하면 URI를 통하여 SSID값이 파싱된다. 세 번째로 IoT 관리 허브에 WAS를 설치하여 안드로이드 웹뷰를 통하여 SSID와 보안키를 받아 IoT 관리 허브에 저장한다.
IoT 관리 허브를 WLAN AP로 사용하는 경우에 스마트폰으로 IoT 관리 허브에 접속하는 것이 가능하다. 위에서 언급했던 것과 같이 WLAN Card가 AP의 역할을 지원할 경우에 설정 파일을 변경하여 IoT 관리 허브를 AP로 사용하는 것이 가능하다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
웹 애플리케이션 서버란 무엇인가?
웹 애플리케이션 서버(Web Application Server, 약자 WAS)는 인터넷 상에서 HTTP를 통해 사용자 컴퓨터나 장치에 애플리케이션을 수행해 주는 미들웨어(소프트웨어 엔진)이다. 웹 애플리케이션 서버는 동적 서버 콘텐츠를 수행하는 것으로 일반적인 웹 서버와 구별이 되며, 주로 데이터베이스 서버와 같이 수행이 된다.
Raspberry Pi가 IoT 관리 허브로 사용될 수 있는 이유는 무엇 때문인가?
Raspberry Pi는 성능이 뛰어나면서도 저렴한 가격이 특징이고 데비안, 아치 리눅스, QtonPi등의 리눅스 배포판을 제공하고 있어 사용이 편리하다. 또한 USB 이더넷이나 Wifi 어댑터를 활용하여 외부와 네트워킹이 가능하기 때문에 IoT 관리 허브로 사용한다.
스크립트는 어떠한 쉘을 사용하는 가에 따라 어떻게 나뉠 수 있는가?
쉘 스크립트는 인터프리터로 쉘을 사용하는 스크립트를 가리킨다. 또한 어떠한 쉘을 사용하는 가에 따라서 본(bourne) 쉘 스크립트, C 쉘 스크립트, 콘(Korn) 쉘 스크립트, TC 쉘 스크립트 등으로 나뉜다. 스크립트의 특징 중 하나는 그 내용이 텍스트 형식이기 때문에 일반 편집기로 볼 수 있다는 것이다.
참고문헌 (7)
http://www.gartner.com/technology
J.-Y Park and N.-H Park, "Entity Authentication Scheme for Secure WEB of Things Applications", The Korean Institute of Communications and Infor mation Sciences, v.38 no.5B, pp.394-400, 2013.
S.-H Kim, Y.-D Kim, J.-H Lee, C.-S Oh, M.-S Seo, C.-S Lee and H.-J Park, "A Study on The Procedure That Sensor Devices Are Connected to Home Server in IoT Environment", The Korean Institue of Communications and Information Sciences, v.6 no.6, pp.1263-1265, 2014.
C.-S Oh, M.-S Seo, J.-H Lee, S.-H Kim, Y.-D Kim and H.-J Park "Indoor Air Quality Monitoring Systems in the IoT Environment" The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences '15-05 Vol.40 No.05.
E.-S Jo, "A Study on Migration Process of Open Source Software WAS", Soongsil University, Software Engineering, 2014.
H.-K Kim, "Design and Implementation of Android-based Smart Application Platform for Controlling Various Home Appliances and Low Power Consumption", Pusan National University, Department of Electrical and Computer Engineering, 2013.
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