[논문]IoT 환경에서 상황정보에 따른 시맨틱 기반 서비스 제공을 위한 온톨로지에 관한 연구

우동희; 유민규; 김윤호

doi:10.7838/jsebs.2016.21.3.001

IoT 환경에서 상황정보에 따른 시맨틱 기반 서비스 제공을 위한 온톨로지에 관한 연구
A Study on Ontology for Semantic-Based Service Exploiting the Context Information in IoT Environment 원문보기

한국전자거래학회지 = The Journal of Society for e-Business Studies, v.21 no.3, 2016년, pp.1 - 13

우동희 (Graduate school of Computer Science, Sangmyung University) , 유민규 (Graduate school of Computer Science, Sangmyung University) , 김윤호 (Department of Computer Science, College of Information &Communication technology, Sangmyung University)

초록
AI-Helper

IoT 기술과 시맨틱 기술의 결합을 통한 상황인지 기반의 서비스를 제공하는 많은 연구가 활발하게 진행 중이다. 하지만 시맨틱 기술인 온톨로지를 이용한 서비스를 제공하는 선행 연구는 특정 서비스 시나리오를 도메인으로 선정하여 온톨로지를 구축했기 때문에 서비스 요구사항 등의 변경을 수용하기에는 한계를 가지고 있다. 이를 극복하기 위해 크로스 버티컬 온톨로지 개념이 등장하였지만 상황정보를 표현하기 위해 서비스 환경을 구성하는 요소 이외의 추가적인 요소를 필요로 하며, 환경구성요소의 상태정보를 표현하지 못하는 한계가 있다. 이와 같은 한계를 극복하기 위해 본 논문은 상황정보를 표현하기 위한 요소를 추가하지 않으면서, 환경구성요소의 상태표현이 가능한 SISO(Semantic-based IoT Service Ontology)를 제안한다. 이와 같은 SISO의 특징을 검증하기 위해 서비스 시나리오를 선정하고, 시나리오에 따라 적용한 결과를 제시하였다. 또한 서비스 시나리오 적용 결과를 기반으로 선행연구와의 정성적 비교결과를 제시하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

The many researches on context-aware service based on the combination of semantic technology and IoT environment are being actively done. However, the previous study exploiting ontology has limitations not to accommodate the service requirement changes due to ontology prebuilt by specific service scenario. Although the concept of cross vertical ontology has emerged in order to overcome the limitation, it has other limitations that need additional components composing service environment for expressing context information and can't represent state information of environment elements. To cope with these limitations, we propose SISO (Semantic-based IoT Service Ontology) that can represent the states of environmental element without the need for additional context-information element. To verify SISO's characteristics, we select the service scenario and present applied results. The qualitative analysis comparing with the previous study is also presented by the applied results of service scenario.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

따라서 본 논문은 IoT 환경을 구성하는 요소중 장소와 장치의 상태정보를 표현할 수 있고 장치가 수집한 데이터를 환경구성요소 이외의 요소를 추가하지 않고 상황정보로 변환이 가능하며 이를 기반으로 시맨틱 서비스의 정의 및 제공이 가능한 온톨로지 SISO(Semantic-based IoT Service Ontology)를 제안한다. SISO는 기본적으로 IoT 환경을 구성하고 있는 구성요소인 사용자(User), 서비스(Service), 시간(Time), 장소(Space), 장치(Device) 각각을 상위 클래스로 정의하였다.
본 논문은 IoT 환경에서 장소 및 장치의 상태 및 수집한 데이터를 상황정보로 변환하고 이를 기반으로 시맨틱 서비스의 제공이 가능한 온톨로지 SISO를 제안하였다. SISO는 IoT 서비스 요소를 각각 상위 클래스로 정의하고 상위 클래스를 표현할 수 있는 속성을 하위 클래스로 구성하였다.
본 장에서는 장소 및 장치의 상태 표현이 가능하며 장치에서 수집된 데이터가 상황정보로 변환이 가능하고 이를 기반으로 시맨틱 서비스를 제공할 수 있는 온톨로지 SISO를 제안한다. 또한 SISO를 통해 장치가 수집한 데이터가 상황정보로 변환되는 과정을 보인다.

제안 방법

SISO는 IoT 환경을 구성하는 요소인 사용 자, 서비스, 시간, 장소, 장치를 각각의 상위 클래스로 정의하였다. SISO는 상위 클래스를 표현하기 위한 속성을 하위 클래스로 구성하고 있으며, 크로스 버티컬 온톨로지에서 독립적으로 구축한 상황 온톨로지를 각 상위 클래스의 하위 클래스로 구성하였다. 또한 상황정보를 표현하기 위한 기반 데이터가 되는 장소와 장치의 상태정보를 표현할 수 있는 클래스를 장소 클래스와 장치 클래스의 하위 클래스로 포함하고 있다.
이를 검증하기 위해 지능형 강의실 서비스 시나리오를 선정하여 적용결과를 제시하였다. 또한 온톨로지 SISO를 평가하기 위해 시나리오 적용결과를 기반으로 정성적 비교결과를 제시하였다. 이를 통해 SISO가 선행 연구에 비해 직관적인 상황정보의 표현이 가능하고 동적인 서비스 제공 항목의 추가 및 삭제가 가능함을 알 수 있다.
하위 클래스는 상위 클래스를 표현할 수 있는 속성을 비롯해 서비스 환경구성요소 이외의 요소를 추가하지 않고 상황정보를 표현할 수 있는 속성과 장치 및 장소의 상태 정보를 표현할 수 있는 속성으로 구성함으로써, 상황정보 표현을 위한 데이터의 재가공을 방지하면서 다양한 상황표현을 가능케 구성하였다. 또한 환경구성요소의 실제인 인스턴스를 추가하여 서비스 환경을 표현할 수 있도록 하였다. 추가적으로 다음과 같은 변화를 통해 미리 정의한 서비스 제공항목 이외의 서비스 환경의 상황정보에 따른 동적인 서비스 제공 항목의 추가 및 제거가 가능함을 보였다.
본 장에서는 시나리오 적용 결과를 기반으로 선행연구와의 비교를 통해 상황정보 변환을 통한 시맨틱 기반 서비스가 가능한 온톨로지 SISO 를 평가한다. SISO의 정성적 평가를 위해 3가지 측면에서 도메인을 특정 서비스 시나리오로 한정하여 온톨로지를 구축한 선행연구들과 다양한 IoT 환경에서 상황인지 서비스 제공을 위한 크로스 버티컬 온톨로지를 제안한 선행연구를 비교 대상으로 선정하였다.
사용자의 식별을 위한 고유 식별자 ‘UserID’ 클래스와 생년월일, 성별, 소속, 직위, 휴대폰번호, e-mail의 표현이 가능한 ‘Birthday’, ‘Sex’, ‘Department’, ‘Position’, ‘Mobile’, ‘Email’ 클래스로 구성하였다.
이를 통해 특정 시나리오를 도메인으로 선정하여 온톨로지를 구축한 선행연구의 폐쇄성과 상황 온톨로지를 독립적으로 정의해 상황정보의 표현을 위해 서비스 환경구성요소 외의 추가적인 요소를 필요로 하고 환경구성요소의 상태에 대해서 표현하기 어려운 선행 연구의 한계를 극복하였다. 이를 검증하기 위해 지능형 강의실 서비스 시나리오를 선정하여 적용결과를 제시하였다. 또한 온톨로지 SISO를 평가하기 위해 시나리오 적용결과를 기반으로 정성적 비교결과를 제시하였다.
본 장은 앞장에서 구축한 온톨로지 SISO가 IoT 환경에서 수집한 데이터를 기반으로 상황 정보로 변환이 가능하고 이를 기반으로 시맨틱 서비스의 제공이 가능함을 보인다. 이를 위해 지능형 강의실 서비스를 시나리오로 선정하여 해당 서비스 환경을 구성하고 있는 환경 구성요소를 설정하고 시나리오를 SISO에 적용한 결과를 제시한다.
장치를 식별할 수 있는 고유 식별자 ‘DevID’ 클래스와 장치의 타입을 표현할 수 있는 ‘DevType’ 클래스, 장치의 소유자 및 관리자를 표현할 수 있는 ‘DevOwner’ 클래스, 장치가 센서일 경우 센서가 측정한 값을 표현할 수 있는 ‘DevValue’ 클래스, 장치가 액츄에이터나 장비일 경우 장치의 상태정보를 표현할 수 있는 ‘DevState’ 클래스, 장치가 설치된 위치를 표현할 수 있는 ‘DevLocation’ 클래스와 센서 타입의 장치가 측정한 값을 상황정보로 변환할 수 있는 ‘DevContext’ 클래스를 하위 클래스로 구성하였다.

대상 데이터

본 장에서는 시나리오 적용 결과를 기반으로 선행연구와의 비교를 통해 상황정보 변환을 통한 시맨틱 기반 서비스가 가능한 온톨로지 SISO 를 평가한다. SISO의 정성적 평가를 위해 3가지 측면에서 도메인을 특정 서비스 시나리오로 한정하여 온톨로지를 구축한 선행연구들과 다양한 IoT 환경에서 상황인지 서비스 제공을 위한 크로스 버티컬 온톨로지를 제안한 선행연구를 비교 대상으로 선정하였다. 선행연구와 SISO를 비교한 결과를 [Table 1]로 제시하였다.

성능/효과

본 장은 앞장에서 구축한 온톨로지 SISO가 IoT 환경에서 수집한 데이터를 기반으로 상황 정보로 변환이 가능하고 이를 기반으로 시맨틱 서비스의 제공이 가능함을 보인다. 이를 위해 지능형 강의실 서비스를 시나리오로 선정하여 해당 서비스 환경을 구성하고 있는 환경 구성요소를 설정하고 시나리오를 SISO에 적용한 결과를 제시한다.
또한 온톨로지 SISO를 평가하기 위해 시나리오 적용결과를 기반으로 정성적 비교결과를 제시하였다. 이를 통해 SISO가 선행 연구에 비해 직관적인 상황정보의 표현이 가능하고 동적인 서비스 제공 항목의 추가 및 삭제가 가능함을 알 수 있다. 또한 본 논문에서 선정한 지능형 강의실 서비스뿐만 아니라 다양한 분야의 IoT 환경에 적용하여 서비스 제공이 가능할 것이다.

후속연구

이를 통해 SISO가 선행 연구에 비해 직관적인 상황정보의 표현이 가능하고 동적인 서비스 제공 항목의 추가 및 삭제가 가능함을 알 수 있다. 또한 본 논문에서 선정한 지능형 강의실 서비스뿐만 아니라 다양한 분야의 IoT 환경에 적용하여 서비스 제공이 가능할 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	크로스 버티컬 온톨로지를 이용하여 IoT 서비스를 제공하는 방식의 한계점은 무엇인가?	하지만 시맨틱 기술인 온톨로지를 이용한 서비스를 제공하는 선행 연구는 특정 서비스 시나리오를 도메인으로 선정하여 온톨로지를 구축했기 때문에 서비스 요구사항 등의 변경을 수용하기에는 한계를 가지고 있다. 이를 극복하기 위해 크로스 버티컬 온톨로지 개념이 등장하였지만 상황정보를 표현하기 위해 서비스 환경을 구성하는 요소 이외의 추가적인 요소를 필요로 하며, 환경구성요소의 상태정보를 표현하지 못하는 한계가 있다. 이와 같은 한계를 극복하기 위해 본 논문은 상황정보를 표현하기 위한 요소를 추가하지 않으면서, 환경구성요소의 상태표현이 가능한 SISO(Semantic-based IoT Service Ontology)를 제안한다.
	SISO에서 상위 클래스로 정의한 요소에는 무엇이 있는가?	따라서 본 논문은 IoT 환경을 구성하는 요소중 장소와 장치의 상태정보를 표현할 수 있고 장치가 수집한 데이터를 환경구성요소 이외의 요소를 추가하지 않고 상황정보로 변환이 가능하며 이를 기반으로 시맨틱 서비스의 정의 및 제공이 가능한 온톨로지 SISO(Semantic-based IoT Service Ontology)를 제안한다. SISO는 기본적으로 IoT 환경을 구성하고 있는 구성요소인 사용자(User), 서비스(Service), 시간(Time), 장소(Space), 장치(Device) 각각을 상위 클래스로 정의하였다. 하위 클래스는 상위 클래스를 표현할 수 있는 속성을 비롯해 서비스 환경구성요소 이외의 요소를 추가하지 않고 상황정보를 표현할 수 있는 속성과 장치 및 장소의 상태 정보를 표현할 수 있는 속성으로 구성함으로써, 상황정보 표현을 위한 데이터의 재가공을 방지하면서 다양한 상황표현을 가능케 구성하였다.
	IoT 기술을 이용한 서비스에는 무엇이 있는가?	최근 IoT 기술을 이용한 여러 분야의 다양한 제품이 등장하고 이와 관련된 서비스가 제공되고 있다. 대표적으로 스마트 홈, e-헬스, 운송, 관리 및 물류 환경에서 서비스가 있다[1, 6, 8, 11]. 그러나 이와 같은 서비스는 공간에 설치된 장치가 수집한 데이터를 가공단계를 거치지 않고 코디네이터(coordinator)에게 직접 제공하는 형태이며 이를 기반으로 공간에 대한 코디네이터의 직접적인 상황판단과 판단 결과에 따른 서비스 제공을 위한 장치제어를 필요로 한다.

참고문헌 (11)

Barnaghi, P., Wang, W., Henson, C., and Taylor, K., "Semantics for the Inernet of Things: early progress and back to the future," International Journal on Semantic Web & Information Systems, Vol. 8, No. 1, pp. 1-21, 2012.
Comptona, M., Narnagihib, P., Bermudezc, L., Garcia-Castrod, R., Corcod, O., Coxe, S., Graybealf, J., Hauswirthg, M., Hensonh, C., Herzogi, A., Huangj, V., Janowiczk, K., Kelseym, W. D., Phuocg, D. L., Leforta, L., Leggierig, M., Neuhausp, H., Nikolovn, A., Pageo, K., Passantg, A., Shethh, A., and Taylora, K., "The SSN ontology of the W3C semantic secsor network incubator group," Web Semantics: Science, Service, and Agents on the World Wide Web, Vol. 17, pp. 25-32, 2012.

상세보기
Gu, T., Wang, X. H., Pung, H. K., and Xhang, D. Q., "An ontology-based context model in Intelligent Environment," Proceedings of communication networks and distributed systems modeling and simulation conference, Vol. 2004, pp. 270-275, 2004.
Kim, J. M., Kim, M. H., and Park, Y. T., "MOnCa: Framework for Ontologybased Context Aware Smart Phone Applications," The Journal of Korea Information Science Society(KISS): Software and Applications, Vol. 38, No. 7, pp. 369-381, 2011.
Kotis, K. and Katasonov, A., "An ontology for the automated deployment of applications in heterogeneous IoT environments," Semantic Web Journal(SWJ), 2012.
Lee, J. and Park, S. H., "Internot of Things, Beginning of the new World," Issue Report of 2014: Semi-Conductor, 2014.
Protege: http://protege.stanford.edu/.
Serrano, M., Barnaghi, P., Carrez, F., Cousin, P., Vermesan, O., and Friess, P., "IoT Semantic Interoperability: Research Challenges, Best Practices," European Research Cluster on the Internet of Things, 2015.
SPARQL: http://www.w3.org/TR/rdf-s parql-query.
Yang, N. R., Choi, H. S., and Rhee, W. S., "Development of the Cross-vertical Ontology for Context Aware Service in Various IoT Environment," Journal of the Korea Contents Association, Vol. 15, No. 2, pp. 58-73, 2015.
Yoo, D. H. and Suh, Y. M., "An Ontologybased Hotel Search System Using Semantic Web Technologies," The Journal of Society for e-Business Studies, Vol. 13, No. 4, pp. 71-92, 2008.

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증