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IoT 환경을 위한 센서 레지스트리 데이터 모델의 설계 및 구현
Design and Implementation of Sensor Registry Data Model for IoT Environment 원문보기

정보처리학회논문지. KIPS transactions on software and data engineering. 소프트웨어 및 데이터 공학, v.5 no.5, 2016년, pp.221 - 230  

이석훈 (아주대학교 의료정보학과) ,  정동원 (군산대학교 통계컴퓨터과학과) ,  정현준 (고려대학교 컴퓨터.전파통신공학과) ,  백두권 (고려대학교 컴퓨터.전파통신공학과)

초록
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사물인터넷(Internet of Things, IoT) 패러다임이 대두되며 센서의 개체수가 폭발적으로 증가할 것으로 예상됨에 따라 센서 네트워크 및 센서 플랫폼 기술들이 변화되고 있다. 센서 플랫폼 중 하나인 센서 레지스트리 시스템(Sensor Registry System, SRS)은 이기종 센서 네트워크 환경에서 센서 데이터의 일관성 있는 의미 해석을 위하여 센서 메타데이터를 등록하고 관리하는 시스템이다. 하지만 기존의 SRS는 IoT 환경에 적합한 데이터 구조를 지니고 있지 않다. 따라서 이 논문은 IoT 환경에서 센서 정보들을 관리하고 등록하기 위하여 센서 레지스트리 데이터 모델을 제안한다. 기존의 SRS를 개선하기 위하여 시맨틱 센서 네트워크 온톨로지(Semantic Sensor Network Ontology, SSNO)을 분석하고, 이에 기반한 메타모델을 설계한다. 또한 설계한 메타모델을 이용하여 관계형 데이터베이스의 테이블로 구축하고 SRS를 웹 애플리케이션으로 구현한다. 이 논문은 제안하는 센서 레지스트리 데이터 모델의 적합성을 검증하기 위하여 SSNO 및 센서 온톨로지 예제들을 변환하여 제안 모델에 적용한다. 평가 결과 제안 모델이 기존 연구들보다 더 풍부한 의미 표현이 가능함을 보인다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

With emerging the Internet of Things (IoT) paradigm, the sensor network and sensor platform technologies have been changed according to exploding amount of sensors. Sensor Registry System (SRS) as a sensor platform is a system that registers and manages sensor metadata for consistent semantic interp...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 예를 들면, 아이템이 등록된 시간, 아이템 등록자 및 관리자 등과 같은 관리 정보가 포함되어야 한다. 덧붙여, 로그 및 프로비넌스와 같은 정보들은 관리하는 아이템들의 신뢰성을 확보하기 위하여 함께 모델링 한다.
  • 이때, 사용자가 다른 지역의 센서 네트워크 영역으로 이동할 경우, 각 센서 네트워크 영역에서 발생하는 데이터의 이질성으로 인해 동일한 서비스를 제공받을 수 없다. 따라서 SRS는 센서노드의 메타데이터를 모바일 디바이스로 전달하여 각각의 영역에서도 의미처리가 가능해지도록 한다. 이처럼 기존의 SRS에서는 모바일 디바이스가 서로 다른 센서 네트워크 영역으로 이동하더라도 센서노드에서 보내는 센서 데이터에 대한 의미 처리가 끊김없이(Seamless) 이루어지는 것을 목표로 한다.
  • 따라서 이 논문은 기존의 센서 레지스트리(SR) 데이터 모델을 개선하여 확장된 SR 데이터 모델을 제안한다. IoT 환경을 위하여 W3C의 시맨틱 센서 네트워크 온톨로지(Semantic Sensor Network Ontology, SSNO)[10]를 반영하여 SR 데이터 모델을 설계한다.
  • 이 논문은 기존의 SRS가 IoT 환경을 충분히 적용하지 못하는 문제를 해결하기 위하여 IoT 환경에 적용 가능한 SR 데이터 모델을 설계하였다. 먼저 SRS의 목적 및 요구사항을 분석하고, 이를 기반으로 구현하고자 하는 SRS의 유스케이스를 기술하였다.
  • 따라서 SRS는 센서노드의 메타데이터를 모바일 디바이스로 전달하여 각각의 영역에서도 의미처리가 가능해지도록 한다. 이처럼 기존의 SRS에서는 모바일 디바이스가 서로 다른 센서 네트워크 영역으로 이동하더라도 센서노드에서 보내는 센서 데이터에 대한 의미 처리가 끊김없이(Seamless) 이루어지는 것을 목표로 한다.
  • SSNO는 W3C에서 표준화를 위해 약 17여 종류의 센서 온톨로지들을 분석하고, 일반적이고 포괄적인 관점과 의미를 포함하도록 모델링 된 온톨로지이다. 하지만 SRS에 적용하기엔 너무 일반적이고 복잡한 구조를 지니므로 SSNO를 이용하여 SRS에 적합한 데이터 모델을 설계 하고자 한다.
  • 이때, 등록된 센서 메타데이터의 일관성 유지와 빠른 성능의 정보 검색을 위하여 온톨로지 저장소 형태보다는 RDB로 데이터 모델을 구축한다. 하지만 센서 온톨로지로의 확장 및 추론을 고려하여 URI와 같은 정보도 등록 가능하도록 개발한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
기존의 Sensor Registry System이 IoT 환경을 충분히 반영하지 못하는 이유는? 그 중, Sensor Registry System (SRS)은 센서들의 메타데이터를 등록하고 관리하는 시스템으로, 이기종 센서 네트워크 시스템에서 센서 데이터의 일관성 있는 의미 해석을 가능하게 한다[9]. 하지만 기존의 SRS는 센서 메타데이터의 구조가 센서와 그 의미 자체에만 집중되어 있어 앞서 기술한 IoT 환경을 충분히 반영하지 못한다.
SensorML이란 무엇인가요? SensorML은 Open Geospatial Consortium (OGC)에서 명세한 표준으로 SWE에 이용하기 위한 센서를 메타모델로 명세한다[11]. 하지만 SensorML은 센서 웹에만 초점을 두고있어 IoT 환경에 적합하지 않으며 의미 정보를 담을 수 없는 문제를 지닌다.
기존의 대규모 센서 네트워크에 비해 IoT 환경에서 개체내의 센서 네트워크의 변화는? 이에 따라 무선 센서 네트워크(Wireless Sensor Network), 데이터 저장 및 분석 등과 같은 영역에서도 큰 변화가 일어나고 있다[2]. 기존의 대규모 센서 네트워크에 비해 IoT 환경에서 개체 (Thing) 내의 센서 네트워크 규모는 작아졌으며, 싱크노드 (Sink Node), 센서노드(Sensor Node), 액추에이터(Actuator) 등과 같은 역할들의 구분은 희미해졌다. 반면, IoT에서의 디바이스 종류는 다양해졌으며, 이에 따른 플랫폼 및 데이터 종류와 의미 역시 풍부해졌다.
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참고문헌 (18)

  1. L. Atzori, A. Iera, and G. Morabito, "The Internet of Things: A survey," Computer Networks, Vol.54, pp.2787-2805, 2010. 

  2. P. Pande and A. R. Padwalkar, "Internet of Things-A Future of Internet: A Survey," International Journal of Advance Research in Computer Science and Management Studies, Vol.2, No.2, pp.354-361, 2014. 

  3. C. Reed, M. Botts, G. Percivall, and J. Davidson, "OGC Sensor Web Enablement: Overview And High Level Architecture," OGC White Paper, Open Geospatial Consortium, Apr., 2013. 

  4. S. Nath, J. Liu, and F. Zhao, "SensorMap for Wide-Area Sensor Webs," IEEE Computer, Vol.40, No.7, pp.106-109, Jul., 2007. 

  5. B. L. Gorman, D. R. Resseguie, and C. Tomkins-Tinch, "Sensorpedia: Information Sharing Across Incompatible Sensor Systems," in Proceedings of International Symposium on Collaborative Technologies and Systems 2009, Baltimore, Maryland, USA, pp.448-454, May, 2009. 

  6. X. Sheng, J. Tang, X. Xiao, and G. Xue, "Sensing as a Service: Challenges, Solutions and Future Directions," IEEE Sensors Journal, Vol.13, No.10, pp.3733-3741, Oct., 2013. 

  7. A. Alamri, W. S. Ansari, M. M. Hassan, M. S. Hossain, A. Alelaiwi, and M. A. Hossain, "A Survey on Sensor-Cloud: Architecture, Applications, and Approaches," International Journal of Distributed Sensor Networks, Vol.2013, article ID 917923, pp.1-18, 2013. 

  8. C. Perera, A. Zaslavsky, P. Christen, and D. Georgakopoulos, "CA4IOT: Context Awareness for Internet of Things," in Proceedings of 2012 IEEE International Conference on Green Computing and Communications, Conference on Internet of Things, and Conference on Cyber, Physical and Social Computing, pp.775-782, Nov., 2012. 

  9. D. Jeong and J. Ji, "A Registration and Management System for Consistently Interpreting Semantics of Sensor Information in Heterogeneous Sensor Network Environments," Journal of KIISE : Databases, Vol.38, No.5, pp.289-302, 2011. (in Korean). 

  10. M. Compton et al., "The SSN ontology of the W3C semantic sensor network incubator group," Web Semantics: Science, Services and Agents on the World Wide Web, Vol.17, pp. 25-32, 2012. 

  11. Open Geospatial Consortioum, OpenGIS Sensor Model Language (SensorML) Implementation Specification, OGC 07-000, OGC, 2007. 

  12. M. Compton, C. Henson, L. Lefort, H. Neuhaus, and A. Sheth, "A survey of the semantic specification of sensors," in Proceedings of 2nd International Semantic Sensor Networks Workshop, International Workshop on Semantic Sensor Networks 2009, Washington DC, USA, pp.17-32, Oct., 26, 2009. 

  13. W3C Incubator Group, Semantic Sensor Network XG Final Report [Internet], http://www.w3.org/2005/Incubator/ssn/XGR-ssn-20110628/. 

  14. European Lighthouse Integrated Project, Internet of Things-Architecture (IoT-A) [Internet], http://www.iot-a.eu/public. 

  15. Semance AG, Internet of Things-Architecture Project Deliverable D1.2 -Initial Architectural Reference Model for IoT, IoT-A 257521, European Lighthouse Integrated Project, 2011. 

  16. I. Corredor, A. M. Bernardos, J. Iglesias, and J. R. Casar, "Model-Driven Methodology for Rapid Deployment of Smart Spaces Based on Resource-Oriented Architectures," Sensors 2012, Vol.12, No.7, pp.9286-9335, 2012. 

  17. H.-S. Choi and W.-S. Rhee, "IoT-Based User-Driven Service Modeling Environment for a Smart Space Management System," Sensors, Vol.14, No.11, pp.22039-22064, 2014. 

  18. ISO/IEC JTC 1/SC 32, ISO/IEC 11179-3:2013 - Information Technology-Metadata Registries (MDR)-Part 3: Registry Metamodel and Basic Attributes, 3rd ed., 2013. 

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