전 세계적으로 인터넷의 발전과 스마트 디바이스의 보급이 급격하게 증가하면서 IoT (internet of things)가 주목받고 있다. IoT가 일상생활에 접목되면서 IoT 시장은 방대해지고 있다. 그래서 전문가들은 앞으로 IoT 디바이스가 10년 내에 약 1조대 이상으로 증가할 것으로 전망하고 있다. IoT와 관련된 기술도 꾸준히 발전되고 있으며, 여러 분야에서 IoT 발전을 위한 연구가 진행되고 있다. 하지만, IoT 서비스를 출시하는 업체에서는 다른 플랫폼과 데이터를 상호작용하지 않아 사일로 현상이라는 장애물에 봉착해 큰 시장으로 성장하는데 제한되고 있다. 이를 해결하기 위해 웹 기술이 주목받고 있다. 웹 기술을 이용하면 플랫폼에 상관없이 데이터를 상호 작용할 수 있고, 그 데이터를 이용하여 다양한 서비스를 개발할 수 있을 뿐만 아니라 개발자 입장에서도 불필요한 비용을 줄일 수 있다. 따라서 본 논문에서는 IoT 플랫폼에 독립적으로 데이터를 실시간 전송할 수 있는 웹 기반의 개방형 IoT 시스템을 연구하였으며, 각 IoT 플랫폼 간 데이터를 전송할 수 있는 시스템을 구현하였다.
전 세계적으로 인터넷의 발전과 스마트 디바이스의 보급이 급격하게 증가하면서 IoT (internet of things)가 주목받고 있다. IoT가 일상생활에 접목되면서 IoT 시장은 방대해지고 있다. 그래서 전문가들은 앞으로 IoT 디바이스가 10년 내에 약 1조대 이상으로 증가할 것으로 전망하고 있다. IoT와 관련된 기술도 꾸준히 발전되고 있으며, 여러 분야에서 IoT 발전을 위한 연구가 진행되고 있다. 하지만, IoT 서비스를 출시하는 업체에서는 다른 플랫폼과 데이터를 상호작용하지 않아 사일로 현상이라는 장애물에 봉착해 큰 시장으로 성장하는데 제한되고 있다. 이를 해결하기 위해 웹 기술이 주목받고 있다. 웹 기술을 이용하면 플랫폼에 상관없이 데이터를 상호 작용할 수 있고, 그 데이터를 이용하여 다양한 서비스를 개발할 수 있을 뿐만 아니라 개발자 입장에서도 불필요한 비용을 줄일 수 있다. 따라서 본 논문에서는 IoT 플랫폼에 독립적으로 데이터를 실시간 전송할 수 있는 웹 기반의 개방형 IoT 시스템을 연구하였으며, 각 IoT 플랫폼 간 데이터를 전송할 수 있는 시스템을 구현하였다.
IoT is attracting attention as the development of the Internet and the spread of smart devices are rapidly increasing worldwide. As IoT is integrated into everyday life, the market is getting bigger. So, experts predict that IoT devices will grow to more than one trillion in a decade. Techniques rel...
IoT is attracting attention as the development of the Internet and the spread of smart devices are rapidly increasing worldwide. As IoT is integrated into everyday life, the market is getting bigger. So, experts predict that IoT devices will grow to more than one trillion in a decade. Techniques related to IoT are also being developed steadily, and studies are underway to develop IoT in various fields. However, vendors launching IoT services do not interact with data from other platforms. Therefore, it is limited to growing into a big market by facing the obstacle called the silo phenomenon. To solve this problem, web technology attracts attention. Web technology can interact with data regardless of platform, and it can not only develop various services using the data, but also reduce unnecessary costs for developers. In this paper, we have studied a web - based open IoT system that can transmit data independently in real time to the IoT platform.
IoT is attracting attention as the development of the Internet and the spread of smart devices are rapidly increasing worldwide. As IoT is integrated into everyday life, the market is getting bigger. So, experts predict that IoT devices will grow to more than one trillion in a decade. Techniques related to IoT are also being developed steadily, and studies are underway to develop IoT in various fields. However, vendors launching IoT services do not interact with data from other platforms. Therefore, it is limited to growing into a big market by facing the obstacle called the silo phenomenon. To solve this problem, web technology attracts attention. Web technology can interact with data regardless of platform, and it can not only develop various services using the data, but also reduce unnecessary costs for developers. In this paper, we have studied a web - based open IoT system that can transmit data independently in real time to the IoT platform.
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문제 정의
따라서, 본 논문에서는 앞서 언급한 현재 IoT의 사일로 현상을 극복하기 위해 웹 기술을 이용하여 디바이스에 접근하고, 제어할 수 있는 웹 기반의 개방형 IoT 플랫폼 즉, WoT (web of things) 시스템을 제안하고자 한다.
본 논문에서 제안한 시스템을 위한 어플리케이션을 구현해 보았다. 어플리케이션에서는 ThingPlug와 라즈베리파이에 주기적으로 온도 값을 요청하여 웹 브라우저에 그래프 형식으로 나타낸다.
본 논문에서는 방대해지고 있는 IoT 환경에서 각 업체 간에 발생하는 사일로 현상을 극복하기 위한 기술로 웹 기반의 개방형 IoT 시스템 즉, WoT 시스템을 제안하고, 구현하였다. IoT 디바이스에서 IoT 플랫폼을 거쳐 웹 서버를 통해 어플리케이션까지 데이터가 전송되고, 어플리케이션으로 전송된 데이터를 이용하여 다른 IoT 플랫폼에 연결되어 있는 IoT 디바이스를 제어한다.
본 절에서는 기존 개방형 IoT 시스템의 연구 동향에 대해서 알아보고자 한다.
어플리케이션은 보편적으로 사용되고 있는 HTML5를 이용하였기 때문에 디자인적인 구현방법보다는 어플리케이션과 웹 서버간 요청에 대해 설명하고자 한다.
위에 설명한 하드웨어를 바탕으로 본 논문에서는 ThingPlug에서 수집되는 온도가 일정 온도가 되면 라즈베리파이의 LED에서 불이 들어오는 방식을 구현하고자 한다.
IIT는 IoT를 위한 엔지니어링 표준화 작업을 진행하고 있다. 즉, IoT 활성화를 위해 어디서든지 네트워크, 디바이스를 연결할 수 있는 정보처리 망을 구축하는 것이다. IIT의 최종 목표는 IoT 비즈니스를 창출하기 위한 플랫폼을 다양화하고, 활용하는 것이고, IoT 최대의 문제점인 보안 문제를 해결하는 것이다.
제안 방법
본 논문에서는 방대해지고 있는 IoT 환경에서 각 업체 간에 발생하는 사일로 현상을 극복하기 위한 기술로 웹 기반의 개방형 IoT 시스템 즉, WoT 시스템을 제안하고, 구현하였다. IoT 디바이스에서 IoT 플랫폼을 거쳐 웹 서버를 통해 어플리케이션까지 데이터가 전송되고, 어플리케이션으로 전송된 데이터를 이용하여 다른 IoT 플랫폼에 연결되어 있는 IoT 디바이스를 제어한다. WoT에서는 여러 가지 웹 기술을 활용하여 시스템을 구축할 수 있지만, 본 논문에서는 주로 간단한 데이터를 빠르게 전송할 수 있는 Ajax 통신과 파싱이 빠르고 간단한 구조를 지니고 있는 JSON을 이용하여 각 IoT 플랫폼 간에 데이터를 상호 교환하였다.
js를 사용하였다. Node.js의 Gpio 모듈을 이용하여 LED를 제어하고, node-dht-sensor 모듈을 이용하여 온도센서를 제어하였다. 그림3은 라즈베리파이와 센서를 연결한 회로도이다.
ThingPlug을 이용하면 가상의 디바이스를 통해서 온도데이터를 간단하게 수집할 수 있기 때문에, 다른 플랫폼의 회로를 직접구성하지 않고 연구를 진행하였다.
Thingplug 웹 서버도 Node.js를 이용하여 구축하였으며, ‘express’ 모듈을 이용하여 사용자가 원하는 요청을 처리했다.
IoT 디바이스에서 IoT 플랫폼을 거쳐 웹 서버를 통해 어플리케이션까지 데이터가 전송되고, 어플리케이션으로 전송된 데이터를 이용하여 다른 IoT 플랫폼에 연결되어 있는 IoT 디바이스를 제어한다. WoT에서는 여러 가지 웹 기술을 활용하여 시스템을 구축할 수 있지만, 본 논문에서는 주로 간단한 데이터를 빠르게 전송할 수 있는 Ajax 통신과 파싱이 빠르고 간단한 구조를 지니고 있는 JSON을 이용하여 각 IoT 플랫폼 간에 데이터를 상호 교환하였다. 그리고 각 IoT 플랫폼에 웹 서버를 구축함으로써, 실시간으로 IoT 디바이스의 센서를 빠르게 수집할 수 있었다.
같은 조건에서 두 시스템을 측정하기 위해 제안 시스템을 먼저 측정하고, 모든 프로세스를 초기화한 후, 비교 시스템의 전송시간을 측정하였다.
그리고 다른브라우저에 의해 네트워크가 방해받는 것을 예방하기 위해서 모든 브라우저를 종료하였고, 시스템을 구동함과 동시에 측정을 시작하였다. 측정 방법은 시스템 각 구간의 데이터 전송 부분에 시간을 출력하는 함수를 직접 입력하여 측정하였다.
본 논문에서 제안한 시스템에서 각 IoT 플랫폼에 의해 수집된 데이터를 어플리케이션까지 보내고, 어플리케이션에서 요청한 정보를 IoT 플랫폼에 전송하기 위한 웹 서버를 구현하였다.
본 논문에서 제안한 웹 기반의 IoT 시스템을 구현하기 위해 먼저, 하드웨어를 구성해보았다. IoT 플랫폼에 상관없이 데이터를 상호교환하기 위해서 기본적으로 다른 OS의 두 가지 IoT 플랫폼을 준비했다.
본 시스템의 성능 평가를 위해서 IoT 디바이스에서 어플리케이션까지 센서의 데이터가 전송되는 시간을 측정하였다. 전체 시스템에 구간이 많아 데이터 전송 시간을 한 번에 측정할 수 없기 때문에, 시스템의 구간 별 데이터 전송 시간을 측정하여 각 구간의 합을 이용하였다.
어플리케이션은 웹이나 모바일 등 언제 어디서든 접근이 가능하기 위해 반응형 웹으로 제작하였다.
본 시스템의 성능 평가를 위해서 IoT 디바이스에서 어플리케이션까지 센서의 데이터가 전송되는 시간을 측정하였다. 전체 시스템에 구간이 많아 데이터 전송 시간을 한 번에 측정할 수 없기 때문에, 시스템의 구간 별 데이터 전송 시간을 측정하여 각 구간의 합을 이용하였다.
그리고 다른브라우저에 의해 네트워크가 방해받는 것을 예방하기 위해서 모든 브라우저를 종료하였고, 시스템을 구동함과 동시에 측정을 시작하였다. 측정 방법은 시스템 각 구간의 데이터 전송 부분에 시간을 출력하는 함수를 직접 입력하여 측정하였다.
대상 데이터
본 논문에서 제안한 웹 기반의 IoT 시스템을 구현하기 위해 먼저, 하드웨어를 구성해보았다. IoT 플랫폼에 상관없이 데이터를 상호교환하기 위해서 기본적으로 다른 OS의 두 가지 IoT 플랫폼을 준비했다. 첫 번째 IoT 플랫폼은 라즈베리파이 3을 이용하였다.
라즈베리파이에는 1개의 온도 센서와 LED를 구성하였다. 그리고 라즈베리파이에서 센서 데이터를 수집하기 위해 Node.
IoT 플랫폼에 상관없이 데이터를 상호교환하기 위해서 기본적으로 다른 OS의 두 가지 IoT 플랫폼을 준비했다. 첫 번째 IoT 플랫폼은 라즈베리파이 3을 이용하였다.
이론/모형
Thingplug에서는 Node.js의 express를 이용한 GET 방식을 이용했고, 라즈베리파이에서는 Ajax 통신을 이용하였다.
본 논문에서 제안하는 웹 기반의 개방형 IoT 플랫폼은 그림 2와 같은 구성으로 설계되었다. 다양한 IoT 디바이스에서 수집되는 정보를 각 IoT 플랫폼에서 수집하고, 이때 사용되는 프로토콜은 MQTT(mq telemetry transport), CoAP(constrained environments application protocol) 등 각 업체들에서 사용하고 있는 IoT 프로토콜을 이용한다.
두 번째 IoT 플랫폼은 SK텔레콤에서 제공해주는 IoT 서비스 플랫폼으로 국제 IoT 표준인 OneM2M API 기반의 Thingplug를 이용하였다.
어플리케이션에서 웹 서버로 데이터를 요청할 때, ThingPlug와 라즈베리파이 모두GET 방식을 이용하였다.
크로스 도메인 (Cross Domain)이란, 서로 다른 도메인에서 Ajax 통신을 시도할 때 발생하는 이슈로 자바스크립트의 보안 정책인 같은 도메인 내에서만 작동하는 것을 원칙으로 하는 동일 근원 정책(Same-Origin Policy) 때문이다. 이를 해결하기 위해서 전송하는 데이터의 타입으로 JSONP를 이용하였다. GET 방식만 사용할 수 있기 때문에, 데이터양에 한계가 있지만, 센서 값만을 전송하는 IoT 환경에서는 문제가 되지 않는다.
후속연구
본 논문에서 제안하는 개방형 IoT 시스템을 이용하여 현재 또는 앞으로 이슈가되는 IoT 환경에서 각 업체 간의 사일로 현상을 해결하고, 앞으로 IoT가 표준화되어 기술이 발전하고, 사용자에게 편리함을 줄 수있는 기술이 등장할 수 있기를 기대한다.
그리고 각 IoT 플랫폼에 웹 서버를 구축함으로써, 실시간으로 IoT 디바이스의 센서를 빠르게 수집할 수 있었다. 추후 기존 WoT 시스템과 비교하여 성능 비교분석을 한 후, 전송속도 향상 방안에 대해 연구하고자 한다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
IoT 측면에서 웹 기술의 장점은?
개방형 IoT 플랫폼을 위한 여러 가지 방법 중에서 웹 기술이 주목받고 있다. 웹 기술은 그 자체에서 많은 장점을 갖고 있지만, IoT 측면에서 바라보자면, 브라우징이 가능하고, low-level의 네트워크에 상관없이 HTTP (hyper text transfer protocol) 프로토콜을 이용하여 통신할 수 있다. 또한, 웹 기반 IoT 서비스에 검색기능을 추가할 수 있고, 설치되어 있는 방화벽을 넘나들 수 있고, 문제가 생겼을 경우 네트워크를 우회할 수 있다는 여러 장점이 있지만, 그 중에서도 특히 웹 개발 언어 (HTML; hyper text markup language, javascript, PHP 등)는최근개발자들이 쉽고 빠르게 배울 수 있는 친숙한 언어 중에 하나이다. 따라서 웹 기술을 사용하여 IoT 플랫폼에 상관없이 디바이스에 접근하고, 제어할 수 있다면 언제 어디서든지 IoT 서비스를 이용할 수 있는 개방형 초연결사회가 만들어질 것이다[3].
사일로 현상은 무엇인가?
대표적으로, IoT 서비스 업체 간의 사일로 현상(silos effects)이다[1]. 사일로 현상은 곡식을 저장해두는 원통형 모양의 독립된 창고인 ‘사일로’에서생긴 경제용어로써, 조직끼리 사일로처럼 서로 담을 쌓고, 조직단위로 업무 효율화 측면에서 IT(information technology) 인프라 및 자체 솔루션을 구축하고 사용하여 자기 조직의 이익만 추구하는 현상을 말한다. 이 현상은 네트워크에서 가져올 수 있는 여러 이점을 막을 수 있을 뿐만 아니라, 특히 IoT 서비스를 개발하는 개발자들에게도 괴롭다.
웹 기반의 개방형 IoT 플랫폼에 사용되는 프로토콜은 무엇인가?
본 논문에서 제안하는 웹 기반의 개방형 IoT 플랫폼은 그림 2와 같은 구성으로 설계되었다. 다양한 IoT 디바이스에서 수집되는 정보를 각 IoT 플랫폼에서 수집하고, 이때 사용되는 프로토콜은 MQTT(mq telemetry transport), CoAP(constrained environments application protocol) 등 각 업체들에서 사용하고 있는 IoT 프로토콜을 이용한다.
참고문헌 (6)
S. H. Kim, "Internet of things technology", The Institute of Electronics and Information Engineers, Vol. 43, No. 3, pp. 64-71, March. 2016.
J. S. Song, S. C, Choi, Martin Ting Miao, H. C. Park, and J. H. Kim, oneM2M application developer guide standardization, Telecommunications Technology Association, 2015.
M. K. In, K. C. Lee, and S. Y. Lee, Web of things(WoT) standardization trends, Telecommunications Technology Association, pp.79-84, 2011.
D. Raggett, "The web: the next 25 years", The IEEE Computer Society, Vol. 48, No. 5, pp.26-32, May. 2015.
D. Zeng, S. Guo, and Z. Cheng, "The web of things: a survey", Journal of Communications, Vol. 6, No. 6, pp. 424-438, September. 2011.
L. Yao, Q. Z. Sheng, and S. Dustdar, "Web-based management of the internet of things", IEEE Internet Computing, Vol. 19, No. 4, pp.60-67, June. 2015.
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