[논문]IoT 플랫폼을 위한 범용 인터페이스

김미; 이남용; 박진호

doi:10.3745/ktsde.2018.7.1.19

IoT 플랫폼을 위한 범용 인터페이스
A Generic Interface for Internet of Things (IoT) Platforms 원문보기

정보처리학회논문지. KIPS transactions on software and data engineering. 소프트웨어 및 데이터 공학, v.7 no.1, 2018년, pp.19 - 24

김미 (리감 기술연구소) , 이남용 (숭실대학교 컴퓨터학부) , 박진호 (숭실대학교 소프트웨어학부)

초록
AI-Helper

IoT 플랫폼은 다양한 사람과 사물의 가상세계를 객체로 연결하는 확장 가능한 IoT 애플리케이션 및 서비스의 개발을 위한 핵심 요소들이다. 그러나 IoT 플랫폼 시장은 매우 복잡하고 빠르게 변하고 있다. 이러한 IoT 플랫폼은 유용한 정보를 제공하고 단순한 기능을 수행하기 위해 IoT 디바이스와의 협업을 통해 서비스를 제공한다. 공통 서비스를 수행하기 위해 범용 서비스 인터페이스가 필요하며 IoT 장치 및 리소스 설정뿐 아니라 다양한 장치의 협업 환경에 따라 다양한 IoT 아키텍처가 구성된다. 기기의 이질성으로 인해 매번 다양한 IoT 서비스로 작업하는 응용 프로그램을 개발하는 것은 상당히 어려우며 이러한 응용 프로그램을 유지 관리하기가 훨씬 어렵다. 이러한 모든 문제는 IoT 장치 간의 이식성 및 이동성으로 인한 결과로 본 논문에서는 공통의 특징을 갖는 모든 IoT platform에서 수행될 수 있는 범용 인터페이스를 정의한다. 기존의 디자인 패턴을 채택하여 IoT 플랫폼의 공통화된 연결성을 제공하는 범용 인터페이스는 이질성 문제를 해결하고 다양한 IoT 플랫폼에서 수행 가능한 플랫폼 독립적인 Generic Interface가 수행될 수 있음을 확인했다.

Abstract ▼ AI-Helper

This paper presents an IoT platform of common interfaces that are flexible IoT applications and Connect the smart devices. The IoT platform includes automatic collaboration discovery the smart Device. It is different things case with connection each device through IoT Platforms are each device and application service. Due to these heterogeneities, it is quite advantages to develop applications working with derived IoT services. This circumstance needs the generic interface and results in a range of IoT architectures by not only the environments settings and discovery resource but also varied uniqe to implementation services working with IoT applications. Therefore, this suggestion of solve the problems and make it possible independent platforms always alive to connection with each devices based on the generic interface. The generic interface is heterogeneity-driven solve the problems and effectively contributions a platform that could be operated in diverse IoT Platforms.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

소프트웨어 제약에 대한 축소 버전의 RESTFul을 도입한 COAP (Constrained Application Protocol)이 제안되었다. IoT 구현 솔루션은 uniform naming[4]과 어드레싱에 중점을 두고 있으며 유비쿼터스 스마트 객체를 위한 공통 프로토콜은 공통 통신 플랫폼을 개발하기 위해 물리적 객체의 가상현실을 소개한 연구이다. 이와 같이 하는 SENSEI프로젝트[5]는 실세계의 물리적 객체와 IoT에서 실현되는 관리적 대응성에 대한 개념을 밝히고 있다.
관련연구에서 논한 IoT 플랫폼에 대한 연구는 모두 특화된 상황에서 데이터 흐름을 관장하는 IoT 응용단의 문제이다. 따라서 본 논문은 모든 IoT 플랫폼에 적용하여 특화된 서비스를 공통의 기능을 자동으로 연결한 범용 인터페이스를 제안하여 플랫폼 인터페이스 구축에 기여하고자 한다.
본 실험에서 설계된 디바이스 레이어를 통해서 광드라이버 센서를 조회하여 최종 환경구성 레이어를 거쳐서 서비스 레이어로 서비스 된다. 사용자가 온도 센서 측정에 따라 마지막 옵션을 선택하면 IoT 모니터링 서비스는 구성장치가 정확한지 여부를 판단하여 실제 서비스를 할당할 수 있는지 추론한다.
제안된 Generic Interface를 플랫폼에 실험 시나리오를 적용하여 IoT Platform 아키텍쳐의 유용성을 입증하고자 한다.

가설 설정

우리는 스마트폰을 통해서 IoT 모니터링 서비스에 따라 제어 될 수 있는 시나리오를 가정했다. 최종 사용자에게 발견 된 특수 디바이스 드라이버에는 광센서 및 온도 센서가 있음을 가정한다.
우리는 스마트폰을 통해서 IoT 모니터링 서비스에 따라 제어 될 수 있는 시나리오를 가정했다. 최종 사용자에게 발견 된 특수 디바이스 드라이버에는 광센서 및 온도 센서가 있음을 가정한다. 이 센서는 IoT 플랫폼에 연결되고 연결된 장비를 통해서 할당하기 위한 드라이버 셋을 쿼리 한다.

제안 방법

EST[2]로 가정용 자동화 또는 센서 네트워크에 중점을 둔 플랫폼 연구가 대부분을 차지한다. 2011년 말까지 6LoWPAN에 API를 도입하기 위해 45억 달러 이상을 투자하였다. 이 솔루션은 매우 유연하고 견고하다.
IoT 프레임워크는 IoT 디바이스 간에 연결을 관리하고 IoT 디바이스, 저장소에서 센서 데이터를 수집하여 저장소에 저장하고 이러한 서비스를 분석한다. IoT 프레임워크는 IoT 기기 및 원격 미터기, 아마존의 택배시스템 등의 용용 서비스와 협업한다.
효율적인 알고리즘으로 제안된 플랫폼과 이를 사용하여 범용IoT 플랫폼에서 폭넓게 활용 될 수 있음을 확인하기 위해 에너지 사용량에 대한 자원 소비를 줄였다. IoT 플랫폼에 대한 높은 활용도를 확보하기 위해 응답시간 당 데이터전송 속도의 통신비용 원가를 측정하여 본 논문에서 제안한 플랫폼의 이점을 제공하였다. IoT 플랫폼의 이동성과 이식성은 빈번하게 사용하는 재사용성에 기인하며 컴팩트하고 단순화 되어 이식성이 높아야 한다.
MQTT 및 NOS와의 본 논문에서 제안한 범용 인터페이스와의 차별점은 이기종간의 중계 브로커 없이 내부에서 정의된 에이전트를 통해서 드라이버 인터페이스를 직접 검색하고 호출한다. 따라서 브로커 메시지를 통한 별도의 수행프로세스에 대한 리소스 낭비를 줄일 수 있다.
각 계층은 비용을 측정한 값, IoT 매개 변수를 가중치로 지정된 값으로 실행하도록 설정하고 높음 (0.5), 중간 (0.4) 및 낮음 (0.2)과 같고 응답시간별로 비용 산출 가중치를 산정하였다.
각 데이터 유형은 Table 2와 같이 하나 이상의 장치 센서에서 요구 사항을 제공하며 응답시간별 가중치를 계산하여 개발비용을 산정하였다.
둘째, 서비스 자동발견으로 서비스를 효과적으로 등록하고 발견하여 메타데이터를 통해서 데이터 서비스를 등록한다.
IoT 플랫폼의 이동성과 이식성은 빈번하게 사용하는 재사용성에 기인하며 컴팩트하고 단순화 되어 이식성이 높아야 한다. 따라서 자주 사용하는 기능은 통신비용을 낮추어 실험하였다. 제안한 범용 인터페이스는 다양한 기기간의 이질성으로 인한 문제를 해결하기 위해 공통의 인터페이스를 통해서 다양한 IoT 플랫폼의 협업을 위한 플랫폼 독립적인 연결 지향성을 제공한다.
범용 인터페이스는 IoT 기반으로 리소스를 자동으로 구성하며 배터리 소모 실험을 통해서 범용의 서비스 인터페이스를 제안한다. 이기종 디바이스를 연결하는 다양한 환경이 데이터의 흐름을 제어하는 공통적인 서비스와 특징을 유연하게 반영하는 범용 인터페이스를 제안한다.
적합한 장치를 발견하면 IoT 모니터링 서비스가 광센서와 온도 센서를 할당하고 센서 모두가 IoT 플랫폼에 연결되어 있음을 확인할 수 있다. 사용자가 온도 센서와 날씨 도메인의 메뉴를 선택하여 IoT 모니터링을 통해서 IoT 저장소에 적재된 정보를 서비스하여 사용 가능한 장치 드라이버 목록을 획득한다. 본 실험에서 설계된 디바이스 레이어를 통해서 광드라이버 센서를 조회하여 최종 환경구성 레이어를 거쳐서 서비스 레이어로 서비스 된다.
IoT 디바이스는 Drone, AR, 모션 캡쳐 등을 작동시키는 물리적 객체이다. 소프트웨어의 Leap Motion 컨트롤러는 3D 위치 정보를 생성하기 위해 2D 프레임 데이터를 비교하여. IoT 디바이스가 특정 엔티티를 모니터하도록 설정된 경우, 그 중 하나 이상의 센서는 원시 객체의 상태로 대상 객체의 상태를 캡처한다.
제안 된 플랫폼의 범용 인터페이스 시뮬레이션은 다중 서버 큐잉 시스템을 기반으로 설계된 프레임워크로 자바 기반 시뮬레이터를 사용하여 수행된다. 시뮬레이션에서, 4개의 수신 요청은 데이터 패킷의 응답시간을 시간당 비용 가중치를 계산하여 데이터 트랜스미션과 평균 LED 디스플레이 밝기 레벨을 표시하여 전원의 에너지 소모를 측정하였다. 각 요청의 서비스 기간은 무작위로 분배되며 자원 요구는 주기적으로 지정됩니다.
실험은 Table 3과 Fig. 7과 같이 IoT 각 계층에 대한 쿼리의 응답 시간별 효율성과 정확성을 측정하였다.
우리는 결과를 시각화 하기 위해 두 가지 그림에서 전력 소비 분석 도구를 사용하였으며, Fig. 6은 ThingWorx와 비교하여 레이어드 아키텍처 당 범용 IoT 플랫폼의 응답 시간결과를 보여준다. 응답 시간이 ThingWorx보다 더 빠르다는 것을 확인했다.
범용 인터페이스는 IoT 기반으로 리소스를 자동으로 구성하며 배터리 소모 실험을 통해서 범용의 서비스 인터페이스를 제안한다. 이기종 디바이스를 연결하는 다양한 환경이 데이터의 흐름을 제어하는 공통적인 서비스와 특징을 유연하게 반영하는 범용 인터페이스를 제안한다. 논문의 구성은 2장에서 관련연구에 대해 논의하고, 3장은 범용 인터페이스를 제시하고, 4장에서 사례 연구 및 평가를 제시하며, 마지막 5장에서 결론을 내린다.
광범위한 실험은 제안된 플랫폼의 다음과 같은 이점을 제공한다. 제안 된 플랫폼의 범용 인터페이스 시뮬레이션은 다중 서버 큐잉 시스템을 기반으로 설계된 프레임워크로 자바 기반 시뮬레이터를 사용하여 수행된다. 시뮬레이션에서, 4개의 수신 요청은 데이터 패킷의 응답시간을 시간당 비용 가중치를 계산하여 데이터 트랜스미션과 평균 LED 디스플레이 밝기 레벨을 표시하여 전원의 에너지 소모를 측정하였다.
따라서 자주 사용하는 기능은 통신비용을 낮추어 실험하였다. 제안한 범용 인터페이스는 다양한 기기간의 이질성으로 인한 문제를 해결하기 위해 공통의 인터페이스를 통해서 다양한 IoT 플랫폼의 협업을 위한 플랫폼 독립적인 연결 지향성을 제공한다.

대상 데이터

사용자가 온도 센서와 날씨 도메인의 메뉴를 선택하여 IoT 모니터링을 통해서 IoT 저장소에 적재된 정보를 서비스하여 사용 가능한 장치 드라이버 목록을 획득한다. 본 실험에서 설계된 디바이스 레이어를 통해서 광드라이버 센서를 조회하여 최종 환경구성 레이어를 거쳐서 서비스 레이어로 서비스 된다. 사용자가 온도 센서 측정에 따라 마지막 옵션을 선택하면 IoT 모니터링 서비스는 구성장치가 정확한지 여부를 판단하여 실제 서비스를 할당할 수 있는지 추론한다.
본 절에서는 IoT Platform Architecture는 Service Layer, Configuration Layer, Device Layer 등으로 구성된다.
실험을 위해 Generic Interface는 이기종 인터페이스로 구현되며 Service Layer, Configuration Layer, Connection Layer, Device Layer와 같이 4 개의 다른 레이어를 배포한다.

이론/모형

또한 NOS HTTP 프로토콜을 기반으로 하는 연결지향 인터페이스로 MQTT (Message Queue Telemetry Transport) 프로토콜을 기반으로 한다. MQTT는 경량으로 자원을 공개하여 등록하는 프로토콜로써 역할을 한다[8].

성능/효과

이질성으로 인한 기기 간 모든 문제는 IoT 디바이스간의 이식성과 이동성으로 인해 발생한다. 따라서 본 논문은 범용 인터페이스를 제안하여 효율적으로 범용 인터페이스에 대한 공통적인 특징을 정의하고 잘 알려진 디자인 패턴을 채택하여 IoT 플랫폼의 공통적인 특징 별 유형에 대해 실험을 통해서 다른 플랫폼보다 높은 데이터전송률을 얻을 수 있었다.
이러한 모든 문제는 IoT 장치 간의 이식성과 이동성으로 인해 발생한다. 따라서, 본 논문은 범용 인터페이스를 제공하여 효과적으로 인터페이스의 집합을 정의하고 잘 알려진 디자인 패턴을 채택하여 IoT 플랫폼의 공통적 인 특징을 수용하는 범용 인터페이스는 이질성 문제를 해결하고 다양한 IoT 플랫폼에 효과적으로 채택 할 수 있다.
또한 에너지 소모별 CPU로드를 측정하여 Generic Interface가 통신비용을 최소화하기 위해 효율적으로 데이터를 전송함으로써 여러 플랫폼에서 채택할 수 있음을 확인했다.
실험결과 제안된 플랫폼과 알고리즘은 CPU 사용에 대한 자원소비를 크게 줄이고 IoT 플랫폼에 대한 데이터 전송속도를 크게 향상시킨다. 광범위한 실험은 제안된 플랫폼의 다음과 같은 이점을 제공한다.
이 센서는 IoT 플랫폼에 연결되고 연결된 장비를 통해서 할당하기 위한 드라이버 셋을 쿼리 한다. 적합한 장치를 발견하면 IoT 모니터링 서비스가 광센서와 온도 센서를 할당하고 센서 모두가 IoT 플랫폼에 연결되어 있음을 확인할 수 있다. 사용자가 온도 센서와 날씨 도메인의 메뉴를 선택하여 IoT 모니터링을 통해서 IoT 저장소에 적재된 정보를 서비스하여 사용 가능한 장치 드라이버 목록을 획득한다.
효율적인 알고리즘으로 제안된 플랫폼과 이를 사용하여 범용IoT 플랫폼에서 폭넓게 활용 될 수 있음을 확인하기 위해 에너지 사용량에 대한 자원 소비를 줄였다. IoT 플랫폼에 대한 높은 활용도를 확보하기 위해 응답시간 당 데이터전송 속도의 통신비용 원가를 측정하여 본 논문에서 제안한 플랫폼의 이점을 제공하였다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	IoT 플랫폼의 범용성 인터페이스의 개발이 힘든 근본적인 이유는 무엇 때문인가?	기종간의 이질성으로 인해 다양한 IoT 서비스로 작업하는 응용 프로그램을 개발하는 것은 상당히 어려우며 이러한 응용 프로그램을 유지 관리하기가 훨씬 더 어렵다. 이러한 모든 문제는 IoT 장치 간의 이식성과 이동성으로 인해 발생한다. 따라서, 본 논문은 범용 인터페이스를 제공하여 효과적으로 인터페이스의 집합을 정의하고 잘 알려진 디자인 패턴을 채택하여 IoT 플랫폼의 공통적 인 특징을 수용하는 범용 인터페이스는 이질성 문제를 해결하고 다양한 IoT 플랫폼에 효과적으로 채택 할 수 있다.
	IoT 플랫폼의 범용 인터페이스를 구성하기 위해선 어떤 구성이 되어야 하는가?	기존 IoT 플랫폼은 유용한 정보를 제공하는 등의 단순한 기능을 수행하고 IoT 디바이스와의 협업을 통해 서비스를 제공한다. 따라서 모든 플랫폼에 적용할 수 있는 범용 서비스 인터페이스가 필요하며 IoT 디바이스 및 리소스의 구성뿐 아니라 각 디바이스에대한 다양한 협업 환경에 따라 다양한 IoT 아키텍처가 구성된다. 기종간의 이질성으로 인해 다양한 IoT 서비스로 작업하는 응용 프로그램을 개발하는 것은 상당히 어려우며 이러한 응용 프로그램을 유지 관리하기가 훨씬 더 어렵다.
	IoT 플랫폼의 범용 인터페이스 개발이 어려움이 무엇 때문에 발생한가?	따라서 모든 플랫폼에 적용할 수 있는 범용 서비스 인터페이스가 필요하며 IoT 디바이스 및 리소스의 구성뿐 아니라 각 디바이스에대한 다양한 협업 환경에 따라 다양한 IoT 아키텍처가 구성된다. 기종간의 이질성으로 인해 다양한 IoT 서비스로 작업하는 응용 프로그램을 개발하는 것은 상당히 어려우며 이러한 응용 프로그램을 유지 관리하기가 훨씬 더 어렵다. 이러한 모든 문제는 IoT 장치 간의 이식성과 이동성으로 인해 발생한다.

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].

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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)
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