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소개

IOT든 M2M이든지 간에 작동을 하려면 인터넷에 연결이 되야한다. 이를 위해서 해결해야 할 다양한 문제들이 있다. wiki 모듈을 장착할 수 있는 큰(그리고 값 비싼) 가전기기들이 있는 반면, wifi 모듈을 붙이기 힘든 작은 크기의 디바이스들도 있기 때문이다. 예컨데 손목이나 몸에 부착하는 웨어러블(wareable)기기들은 wifi 모듈을 붙이는게 쉽지 많은 않다.

다양한 기기들을 인식해서 인터넷에 연결하기 위한 방법들을 고민해보려한다.

장거리 통신 모듈을 가지지 않은 경우

모든 기기에 wifi 모듈을 붙이면 문제가 해결될 거라고 생각할 수 있겠지만 쉬운 문제가 아니다. 일단 Wifi 모듈은 비싸다. 크기도 할 뿐더러 전력도 많이 사용한다. 외부에서 전력을 지속적으로 공급받을 수 있는 중/대형 가전기기에는 고려해볼 만 하겠지만, 웨어러블 컴퓨터와 같은 소형 디바이스에는 적당한 솔류션이 아니다.

결국 USB, 블루투스, NFC 등의 기술을 고려해야 한다.

USB

실시간성이 중요하지 않은 데이터의 경우에는 내부 메모리에 정보를 저장한 다음, (USB)충전시 서버로 일괄전송하는 방법을 사용할 수 있겠다. 나이키의 FuelBand가 이런 방식을 사용한다.

FuleBand는 유저의 걸음횟수를 수집해서 활동량을 측정하는데, 이런 류의 정보는 굳이 실시간으로 전송할 필요가 없을 것이다. 하루에 한번 (대략 잠자리에 들기전) 정보를 어딘가로 올려주면 끝이다. 수집한 정보는 어디에선가 분석을 해서 유저에게 피드백 해주면 되겠다.

엄격히 말하자면 기기가 인터넷에 연결하는 경우라고 볼 수는 없을 것이다. 하지만 모든 기기가 직접 인터넷에 연결될 필요는 없다. 모든 데이터가 실시간으로 분석될 필요는 없기 때문이다.

블루투스

1994년 에릭슨이 개발한 근거리 무선통신을 위한 산업표준이다. 1999년 5월 20일 정식으로 발표되었다. 근거리에서 wifi와 이더넷을 대체하며, 유선 USB를 대체할 수도 있다. 2013년 현재 블루투스 버전은 4.0이다.

블루투스는 저전력, 저렴한 가격, 작은 크기를 목적으로 만들어진 기기다. 크기의 경우 (제품마다 차이가 있겠지만) 1 평방센티메타 정도의 크기로 만들 수 있다. 읽기/쓰기가 모두 가능하다는 것도 장점이다.

블루투스는 무선으로 기기를 사용하기 위한 목적으로 이미 널리 사용하는 기술이다. 무선 마우스, 키보드, 헤드셋 등이 블루투스 기능을 이용하고 있다. 헤드셋은 (용도는 제한적이지만) 웨어러블기기로 볼 수 있다. 기술적 기반은 갖추어진 셈이다.

사진은 SONY의 스마트폰 MN2이다. 스마트폰들이 그러하듯이 인터넷 연결(connectivity)을 위해서 bluetooth를 사용한다. MN2의 경우 이메일과 트위터등 인터넷 정보에 대한 알람기능이 있다. 이 알람기능을 사용하려면 물론 인터넷에 연결이 돼야 한다. 이때 인터넷에 연결돼 있는 스마트폰이나 타블렛이 인터넷으로의 게이트웨어 역할을 한다.

블루투스를 이용한 인터넷 연결 방식의 장점은 아래와 같이 정리할 수 있다.
  1. Wifi에 비해서 매우 저렴하다.
  2. 저전력에 작은 크기로 구성할 수 있다.
  3. 무선으로 작동한다. 물론 NFC도 무선으로 작동한다. 하지만 10cm이내로 접근해야 하는 NFC와는 달리 10m이내에서 데이터 통신이 가능하다. 가전제품을 연결하기에는 충분하지 않은 거리 지만 웨어러블 기기를 (스마트폰과)연결하기에는 충분한 거리다.

NFC

NFC는 10cm 이내의 근거리에서만 사용할 수 있는 기기다. 10cm를 넘을 수 없다는 점 때문에 직접 인터넷에 연결하는 것은 불가능하다. IOT 관점에서는 커다란 단점이라고 할 수 있는데, 이게 오히려 장점이 되는 분야도 있다.

매우 근거리이기 때문에 통신자체가 디바이스에 대한 인증 수단으로 볼 수 있다는 점이 장점이다. 예컨데 별 다른 설정 없이 디바이스를 "페어링"할 수 있다. 가격역시 비교적 저렴하다.

블루투스 대용으로(물론 근거리라는 제한이 있다.) 디바이스를 등록하고 설정하기 위한 용도로 사용할 수 있다. wifi 모듈을 장착한 디바이스가 있다고 가정해보자. 이 디바이스를 인터넷에 등록하려면 애로사항이 꽃필 거다. 소형디바이스에 LCD 판넬과 입력장치를 기대할 수는 없는 노릇이기 때문이다.

NFC를 이용하면, 항상 들고다니는 스마트폰을 이용해서 (물론 전용앱은 설치해야 겠지만) 설정할 수 있다. 문제는 표준이 없어서 벤더마다 앱을 다운로드 받아야 한다는 점이다. 뭔가 오픈된 표준을 만들면 좋겠는데, 어디선가 진행 중인게 있는지 모르겠다.

IEEE 802.15.4

물리계층과 MAC(미디어 액세스 컨트롤)계층을 정의하는 표준으로 Low Rate Wireless Personal Area Network 를 위한 표준이다. 한마디로 개인이 제어할 수 있는 근거리의 그리빠르지 않은 데이터 교환을 위한 표준이다.

여기에는 WirelessHART, MiWi, 직비(Zigbee) 등의 표준이있다.

직비

ZigBee는 개인 영역 네트워크에서 사용할 수 있는 무슨 네트워크 프로토콜이다. 개인이라는 특수한 영역을 목적으로 하는 만큼 소형, 저전력, 낮은 가격을 특징으로 하고 있다. 직비장치는 메쉬 네트워크를 구축할 수 있으며, 중계 서버를 이용해서 좀 더 먼 거리로의 데이터 전송도 가능하다. 즉 중앙 노드에 의존하지 않은 개인화된 전용의 네트워크를 구성할 수 있다. ZigBee로 근거리 네트워크 망을 구축하고 인터넷 게이트웨이를 설치하는 것으로 인터넷과 연결을 할 수 있을 것이다.

다음과 같은 용도로 사용할 수 있다.

장거리 통신 모듈을 가진 경우

Wifi

Wifi 모듈을 내장해도 될만큼의 충분히 큰 그리고 충분히 비싼기기들은 직접 인터넷에 접근할 수 있을 거다. Wifi 모듈을 가지고 있다고 해도, 터치가능한 인터페이스를 가지고 있지 않다면 블루투스 등을 이용해서 wifi 설정을 해줘야 한다. 혹은 wifi 모듈을 가진 기기 자체가 AP가 되는 방법도 있다.

인프라

다양한 기술을 가진 다양한 디바이스들을 하나로 묶어서 인터넷에 연결하기 위한 구조를 생각해 본다.

근거리 통신 인프라

나는 Zigbee, z-wave등의 기술은 풍월로만 들었을 뿐이다. 그렇다고 자세히 파고들 생각도 없다. 이쪽은 이미 관련 얼라이언스들이 시장을 선도하기 위해서 치고박고 하는 중이니, 그냥 그들에게 맡기고 넘어가련다. 내 전문분야도 아니고 그닥 관심도 없다.

직비와 z-wave 기타 등등의 여러 방법들은 로컬 네트워크에서의 기기간 연결을 위한 것들인데, 내 관심 분야는 기기가 인터넷에 연결되는 것으로 계층이 다르다. 예컨데, 전자가 L2라면 후자는 L3영역으로 L3 영역이 내가 관심있는 분야다.

근거리 통신 인프라는 L2에서 L3로 연결하기 위한 접점 기술에 대해서만 내 생각을 간단히 정리하려고 한다.

인터넷 게이트웨이

직비나 z-wave는 로컬네트워크영역의 근거리 무선 통신 프로토콜로 인터넷에 직접연결할 수는 없고, 인터넷 게이트웨이가 필요하다. 이런 점에서 본다면 블루투스도 마찬가지.

직비는 조명과 전원제어등 home automation 그리고 bluetooth는 weareable 디바이스에 사용한다고 하면, 이들 기기는 인터넷 게이트웨이를 통해서 인터넷에 연결해서 데이터를 주고 받게 된다. 직비라면 직비인터페이스를 포함한 게이트웨이를 이용해서, bluetooth라면 기기 종류에 따라서 모바일을 이용해서 연결하거나 bluetooth 게이트웨이를 통해서 연결할 수 있을 것이다.

장거리(인터넷) 통신 인프라

직비든 블루투스든 혹은 다른 어떤 기술이든지 인터넷 게이트웨이를 통해서 인터넷에 연결될 준비가 됐다면, 인터넷 게이트웨이를 통해서 기기와 통신을 해야 할 거다. 내가 관심을 가지고 있는 분야다.

인터넷을 통해서 연결되면
  1. 원격에서 기기를 제어
  2. 원격에서 기기의 상태 확인
  3. 기기의 데이터를 수집하고 이를 분석해서 새로운 정보를 생성 : 대표적으로 추천데이터
  4. 기기와 기기를 연결
등의 일을 할 수 있을 것이다.

이런 장거리 통신 인프라를 구축하기 위해서 필요한 요소들에 대해서 정리를 한다.

표준 통신 프로토콜

데이터 라우팅

데이터 수집과 분석

참고