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산호 설
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1 최신유비쿼터스네트워킹표준동향 * 최원석 * 이규명 ** 김정윤 *** 유비쿼터스네트워킹은모든사물에통신기능을지원하여언제, 어디서나어떤환경에서든통신주체의인식유무와상관없이어떠한형태로도네트워킹이가능하도록하는능력을나타낸다. 이미유비쿼터스네트워킹기술에대한수많은표준들이개발중에있고관련기술에대한상용화또한활발히이루어지고있는상황이다. 이러한시점에서본고에서는차세대네트워크 (Next Generation Network: NGN) 에서유비쿼터스네트워킹지원을위한사물대사물의상위수준의구조모델, 사물대사물통신의기본개념, 요구사항, 메커니즘에대해기술하며, 유비쿼터스네트워킹의응용분야및비전에대해분석한다. I. 서론 Ⅰ. 서론 Ⅱ. 유비쿼터스네트워킹을위한기본환경 III. 유비쿼터스네트워킹을위한구조적모델 IV. 사물대사물통신의기본개념및요구사항 V. 사물대사물통신을위한핵심기술 VI. 유비쿼터스네트워킹응용분야및비전 VII. 결론 * ETRI 유무선융합네트워크연구팀 / 위촉연구원 ** ETRI 유무선융합네트워크연구팀 / 초빙연구원 *** ETRI 유무선융합네트워크연구팀 / 전문위원 유비쿼터스네트워킹 이란용어는차 세대네트워크 (Next Generation Network: NGN) 기술을이용하여 5Any ( 어떤서비 스, 어떤시간, 어떤장소, 어떤네트워크, 어떤장치 ) 동작을요구하는다양한종류 의애플리케이션및서비스를지원하기위 한네트워킹능력을나타낸다. 이네트워 킹능력은사람대사람, 사람대사물, 사 물대사물통신을지원할수있다. 사람대사람통신은사람이접속되어 있는기기 ( 컴퓨터및휴대전화 ) 를이용한 * 본연구는방송통신위원회의지원을받는방송통신표준기술력향상사업의연구결과로수행되었음 1

2 주간기술동향 통신, 사람대사물통신은사람이특정정보 (IPTV 콘텐츠, 파일전송 ) 를얻기위한사물과통신, 사물대사물통신은사물이사람이관여하거나혹은사람이관여하지않아도다른사물과정보 ( 센서관련정보 ) 를주고받는통신을뜻한다. 유비쿼터스네트워킹기술은차세대네트워크산업을이끌어갈핵심기술이다. 따라서, 국내산ㆍ연ㆍ학계의유비쿼터스네트워킹관련표준기술을주시하고산업체등에전파하여유비쿼터스네트워킹에대한국가시장경쟁력을향상시킬수있도록선행기술및서비스개발과지원에적극적인노력이필요하다. 이와관련하여유비쿼터스네트워킹에대한관심을증대시키고연구개발필요성을고취시키기위해 ITU-T 에서진행중인유비쿼터스네트워킹기술의주요내용을소개하고자한다. 현재 유비쿼터스네트워킹을위한사물통신프레임워크 (Y.UbiNet-hn) 문서는거의완료단계에있으며, 차기회의인 2012 년 2 월에권고초안개발완료를목표로하고있다. NGN 에서유비쿼터스네트워킹지원을위한표준화의경우한국이주도하고있으며, 기술측면에서는비등하지만시장측면에서는외국이주도하고있다. 따라서, 본고에서는 ITU-T 에서진행중인유비쿼터스네트워킹표준초안을바탕으로유비쿼터스네트워킹지원을위한구조적모델, 사물대사물통신의기본개념, 요구사항, 메커니즘을소개하고, 관련장비개발동향에대해기술한다. II. 유비쿼터스네트워킹을위한기본환경 사물대사물통신을위해사물은사람의관여유무와무관하게정보 ( 센서관련된정보 ) 를다른사물에게전달할수있는능력이제공되어야한다. ( 그림 1) 은유비쿼터스네트워킹을위한일반적네트워크환경을보여준다. 우리주변의사물은네트워크에연결되고종단간연결설정을통해독립적으로통신한다. 유비쿼터스네트워킹에서다음세가지유형의사물이고려된다. 1 고정사물 : 이동이없는사물, 2 이동사물 : 한장소에서다른장소로이동하는사물, 3 논리적사물 : 서버상의객체 ( 콘텐츠 ) 는연결성제공을위한개체처럼간주된다. 이들사물은고정환경 ( 집, 빌딩 ) 또는이동환경 ( 차량 ) 에서유선또는무선인터페이스를통해 NGN 에연결된다. 2

3 Fixed/Mobile objects G/W Mobile objects G/W Wired Interface Wireless Interface Gateway Fixed objects NGN G/W Other network Logical objects in a server Object Objects in a home/buidling Moving vehicle ( 그림 1) 유비쿼터스네트워킹을위한일반적네트워크구성환경 III. 유비쿼터스네트워킹을위한구조적모델 ( 그림 2) 는유비쿼터스네트워킹을위한구조적모델로 NGN 에서유비쿼터스네트워킹을지원하기위해서는 Connecting to Anything, 유비쿼터스서비스및애플리케이션을위한웹기반, 상황인식과끊김없는지원능력, 멀티 -네트워킹능력, 상호연결된네트워크상의종단연결성과같은능력이지원되어야한다. 이특성에서 Connecting to Anything 은 NGN 의종단사용자측면기능과밀접하게관련된다. 1. 종단사용자기능종단사용자기능은연결과협력을위한종단사용자측면의기능을나타낸다. 이기능은정보스토리지, 정보수집, 정보프로세싱등통신의어떤조합도가능하다. 사물의유형에따라추가적기능을제공하기위한사물들사이에협력하는기능이필요하다. 물리적인사물과관련된데이터를찾고다루기위해링크같이사용될수있는유 3

4 주간기술동향 Ubiquitous Networking Applications Web Service Environments (IT + vehicle, health, etc) ANI Open interface (API) End-user Connecting to Anything Personal device, RFID tag, Sensor, Smart card NGN Service & Transport Stratum Context-awareness User & Environmental Status recognition Seamlessness Any time, Any where, Any device, Any content, Always connected Multi-networking Unicast/Multicast, Multihoming, multi-interfaces, multi-path Other Networks IPv4/IPv6 Networks Broadcasting Networks Mobile/ Wireless Networks PSTN/ISDN UNI NNI End-to-end connectivity ( 그림 2) NGN 유비쿼터스네트워킹을위한구조적모델의 Connecting to Anything 일한식별자또는이름을필요로한다. 2. NGN 전송층사물의서로다른규격으로인해대부분의경우사물간직접적인통신과데이터교환이불가능하다. 이경우, 통신을가능하게하기위한전송층의기능중하나는종단사용자의기술적차이에독립적인통신을능력을제공하는것이다. 또한, 전송층은사물과주어진애플리케이션사이메시지교환을지원한다. 다른형식상의메서드호출, 서비스콜, 응답, 알림메시지는사물과애플리케이션시스템사이에서전송되고번역되어야한다. 그래서, 전송층은사물의목록을유지하고주소매핑을실시한다. 3. NGN 서비스층 사물의사용맥락과상황은물리적아이템의라이프타임동안변경된다. 사물은가치 4

5 사슬에따라단말및소유자의이동, 소유자및위치변경등기타환경및규제조건의변화에크게상관하고있기때문에각각의사물은종종예측할수없는애플리케이션시나리오를지원해야한다. 그래서서비스층은전송층과상호작용에서현재상황을검색하기위한모니터링기능을제공한다. 예측할수없는상황에서이용성및확장성이있고보안적인정보관리설립기능은자동적인결정에의해제공된다. 자동적으로결정하기위한데이터는주어진사용시나리오와상황에의해이루어진다. 그외, 하위계층에서검색및처리된데이터는각각의애플리케이션에의해요구된데이터밀도와정확도에의존하여신중하게걸러지거나수집된다. 데이터의필터링과수집은다양한수준에서적용될수있다. 또한, 네이밍서비스가제공되는것과같이네트워크곳곳에분포된각각의데이터스토리지시스템에의해야기되고요청된정보를찾기위해지역적으로데이터저장소를필요로한다. 4. 유비쿼터스네트워킹애플리케이션유비쿼터스네트워킹애플리케이션은정보의질을높이고그정보를이용할수있게한다. 그정보를이루는데이터는다양한방법을통해제공될수있으며, 여러사물에의해사전에수집된데이터는많은이해당사자사이에다양한애플리케이션제공을위해사용된다. 그외, IdM(Identification Management) 기능과관리기능은종단사용자측면과 NGN 서비스 / 전송층을모두고려하는공통의기능으로 NGN 에서유비쿼터스네트워킹을지원하기위한사물대사물통신에필요하다. IV. 사물대사물통신의기본개념및요구사항 1. 유비쿼터스네트워킹환경에서사물의의미사물은네트워크에연결된사용자또는다른개체를의미한다. 원격모니터링및정비장치 / 기계 / 콘텐츠등과같이우리주변에존재하는모든것을포함한다. ( 그림 3) 과같이개인장치, 정보장치, RFID/ 센서, 콘텐츠, 애플리케이션, 차량등과같은종단사용자측사물의형태를포함한다. 5

6 주간기술동향 Objects Human Personal Devices PC, Phone, PDA, TV, Camera Info. Devices Server, Database, Navigation, Meter RFID/Sensors RFID tag, e-tag, Smart card Contents Audio, Video, Doc, Book Appliances Home, Office, Medical, Surveillance Network Protocols IP/non-IP (Intermediate systems/networks) Gateway Indoor/outdoor gateway, Reader Connecting to Anything Ad-hoc Networks Wireless sensor net, Vehicle-to-vehicle net Access Protocols xdsl Optical LAN WLAN WiMax LTE Femtocell, picocell (Different coverage) UNI Physical mediums Wired/Wireless (Multiple interfaces) NGN Vehicles Car, Train, Airplane ( 그림 3) NGN 과 Connecting to Anything 에대한개념적다이어그램 2. 사물의특징사물은다음과같은특징으로분류할수있다. - 물리적사물과논리적사물 ( 콘텐츠, 자원등 ) - 이동성 : 유선사물과이동사물 - 태그 : 능동형 RFID 와수동형 RFID - 크기 : 일반형장치와소형장치 - 전력 / 에너지 : 전력공급형과전력제한형 ( 비상상황을위한 ) - 관리형태 : 사람에의해관리되는형태와사람의간섭이있든없든장치에의해관리되는형태 - 각각다른네트워킹능력 : IP 와 non-ip 등하지만유비쿼터스네트워킹환경의사물은다음과같은특징을추가적으로필요로한다. 6

7 - 이종의접속인터페이스 - 저전력라이트급프로토콜 - 정보처리의각각다른양사물대사물통신을위해앞서말한특징들에따라상호연동성제공과처리가필요하다. 3. 사물대사물통신에대한일반적요구사항사물대사물통신을위해서각각에연결하기위한알맞은매체는언제, 어디서, 무엇이든항상통신하는특징을가진다. 따라서, 사물의지능화는전체시스템에대한부하감소를돕고프로세싱은네트워크의가장자리쪽으로처리되며, 네트워크구성요소는모든것에설치되기위해서충분히작도록요구된다. 다음은 NGN 에서사물간통신을위한일반요구사항이다. - 제한된능력안에서무언가대응하기위해불필요한부하를제거하고요구된기능을추가한통신계층의최적화된라이트급프로토콜을사용하는것이요구된다. - 수동으로또는반수동으로사물을환경설정하기위해자동화및자가환경설정과네트워크적응기능을제공하도록요구된다. - 자동발견은통신의범위안에있는어떤사물을연결하기위해요구된다. 사물은네트워크에연결될때요청되는모든파라미터를얻도록요구된다. - 통신하는사물의이동성을지원해야한다. 부드러운이동성관리는자동화된사물사이끊김없는통신을제공하도록요구된다. - 라우팅테이블의크기는수백만의통신하는사물때문에매우커진다. 이는최적화되고동적인라우팅을제공되도록요구된다. - 네트워크크기는네트워크와연결된사물의수만큼증가한다. 확장성은점점더많은통신사물을포함하는것을다루도록요구된다. - 각통신사물은서로종단간연결성을만들도록할수있다. 종단간연결성을이루기위해각사물은유일한 IP 주소를가지도록권고된다. - 프로그래밍플랫폼은애플리케이션이빠르고쉽게개발될수있도록요구된다. - 필요한수준의 QoS 와 QoE 를제공하는것이필요하다. 중요한사물은제때와어느정도정확성을다루는것이필요하다. 7

8 주간기술동향 마지막으로, 통신오류의발견과발견즉시수정하도록요구된다. V. 사물대사물통신을위한핵심기술 : Connecting to Anything 을위한사물식별기술 기존네트워크단말대신 RFID, 센서, 스마트카드같은새로운형태의장치는유비쿼터스네트워킹을위한변화를이끈다. 식별, 네이밍, 어드레싱능력은종단사용자도메인에서 Connecting to Anything 을지원하기위해필수적이다. Connecting to Anything 을지원하기위해서다음은상세한기술적고려사항이다. - 사물의식별 - 사물의위치찾기 / 추적 - 네이밍과어드레싱의협력에서 NGN 에연결성제공유비쿼터스네트워킹에서종단점의최고에위치한사물의각종류에대한정보는사물대사물통신을위해네트워크에서식별될수있다. 서비스는상세애플리케이션서비 Layered Architecture Identity Processing Identifiers Human (User/Service mobility) User Name (Attributes) Logical identities for services Identification/ Authorization Objects (Device mobility) Object IDs RFID, Content ID, Telephone number, URL/URI, etc Mapping/ Binding Session/Protocol ID Network (Point of attachment) Communication IDs IP address MAC address ( 그림 4) Connecting to Anything 을위한신원처리 8

9 스또는상세데이터사물의예같은개체이다. 사물의신원은시간이끝나도호스가지속된다. 그리고서비스또는데이터를호스팅하는종단시스템에결부되지않는다. 유비쿼터스네트워킹환경에서종단간연결성을제공하기위한모든사물의식별은중요하다. 유비쿼터스네트워킹에서식별자는모든관련된사물을식별하고사물대사물통신을가능하게하는것이충분히가능하다. 특히, 전체적으로유일한식별자는사물의추적, 접속제어, 보호등을포함하는대단히많은애플리케이션을가능하게한다. ( 그림 4) 와같이 NGN 의계층적구조는각계층의상세처리능력을요구한다. 애플리케이션상의각사용자 / 사물은객체의속성모음의이름같은신원에의해확인된다. 속성은상세한개체에속한메타데이터같이생각될수있다. 신원은식별과권한부여를통해사물 ID(RFID, 콘텐츠 ID, 전화번호, URI/URL 등 ) 와연관될수있다. 또한, 각사물 ID 는매핑과바인딩을통해통신 ID( 세션 / 프로토콜 ID, IP 주소, MAC 주소등 ) 와연관될수있다. 사물식별사용을위해무엇이든연결하는것을 ( 그림 5) 에서종단사용자측면에서모든사물에 IP 연결성에대한 IP 주소의사물매핑 / 바인딩을보여준다. 사물과 IP 주소사이식별자와연계를통해 NGN 을포함하는사물에글로벌연결성을제공할수있다. Host (e.g., server) Object (e.g., content) IP address Object (e.g., device, product, sensor, etc) NGN non-ip interface Gateway IP address IP interface Identifier for object Mapping Binding IP Address Global Connectivity with NGN ( 그림 5) 무엇이든연결하기위한사물과 IP 주소의매핑 / 바인딩 9

10 주간기술동향 VI. 유비쿼터스네트워킹의응용분야및비전 1. 유비쿼터스네트워킹의응용분야차세대융합서비스는기존 IT 산업이타산업기술 (BT, NT, CT 등 ) 과연계하여보건 / 복지, 교육, 교통 / 물류, 재난, 금융, 환경등사회전반에 NGN 을활용한다양한융복합서비스를제공하는것을의미하며, 여기에필수적으로요구되는기술이바로유비쿼터스네트워킹기술이다. 특히 IT 와타산업기술이융합된환경에서다음과같은차세대융합서비스를제공해줄수있어야한다. - IT+ 교통 : 지능형교통시스템 (Intelligent Transportation System: ITS), 차량통신 (networked vehicle), 텔레매틱스 (telematics), 네비게이션등 - IT+ 교육 : 온라인사이버교육시스템, 학교관리시스템등 - IT+ 빌딩 : 지능형빌딩시스템 (Intelligent Building System: IBS), 홈네트워킹등 - IT+ 물류관리 : 물류관리시스템, 분배 / 배달시스템등 - IT+ 의료 : 원격진료, 생체정보관리등 - IT+ 생활 : 환경관리등 - IT+ 재난 : 재난관리시스템, 응급구조시스템등 - IT+ 안전 : 금융, 상거래등 2. 유비쿼터스네트워킹을위한게이트웨이기술사물간지능통신을위한게이트웨이기술은다양한네트워크 ( 와이드, 로컬, 개인 ) 를통해사람과사물을지능적으로연결하는다중무선인터페이스와진보된네트워크의끊김없는통합을할수있게하는것이다. 이게이트웨이기술의요구사항은다음과같다. 센서같은저가형유비쿼터스네트워킹게이트웨이장비를포함하는무수히많은연결에대해서이들연결의시그널링이접속 / 코어망에서혼잡되지않도록모든장치가개별적이거나그룹된형태로식별되어야한다. 또한, 어드레싱이론은모든장비를지원할수있어야한다. 이들연결은다양한특징 (delay tolerance, duty cycle, RAT capability, etc) 을가진다. 하지만, 이런특징은접속 10

망과코어망에두루적용할있는해결책을찾기어렵게한다. 많은연결은사람에의한조작없이자동적동작, 유지보수, 환경설정을요구한다. 또한, 신뢰할수없는비면허밴드와신흥스펙트럼 (TVWS) 에대한추가적인고려가필요하며, 요구하지않는장치들로부터물리적공격을막도록보안적고려가요구된다.

11 망과코어망에두루적용할있는해결책을찾기어렵게한다. 많은연결은사람에의한조작없이자동적동작, 유지보수, 환경설정을요구한다. 또한, 신뢰할수없는비면허밴드와신흥스펙트럼 (TVWS) 에대한추가적인고려가필요하며, 요구하지않는장치들로부터물리적공격을막도록보안적고려가요구된다. 그리고어떤연결들은보안, 종단간도달성등을위해파워와스토리지를요구하는타깃솔루션측면에서제약될수있기때문에이에대해서도고려되어야한다. 3. 유비쿼터스네트워킹의비전유비쿼터스네트워킹개념은유비쿼터스컴퓨팅중에가장중요한기술이물리공간에펼쳐진각종사물들을네트워크로연결하여세상모두가연결및접속할수있는것을의미한다. 유비쿼터스네트워킹서비스를통해물류, 의료, 가전, 통신, 미디어, 교통등의산업전반적인영향력을제공할것으로예상되며, 미래사회, 문화, 산업을견인할핵심주체의역할을할것으로기대된다. ( 그림 6) 유비쿼터스네트워킹의비전및이를활용한차세대융합서비스 11

12 주간기술동향 따라서 NGN 에서유비쿼터스네트워킹지원기술이가지고있는비전은 ( 그림 6) 과같이인간과사물을끊김없이연결시켜줄수있는네트워킹능력을이용하여 IT 에 BT, NT, CT 등타산업과의융합을위한핵심인프라역할수행하는것이다. 이를위해전통적으로많이연구되어왔던 5C+5Any 와유비쿼터스컴퓨팅기술을네트워크에잘접목하여전산업에시너지효과를창출할수있는 융합혁명 (Fusion Revolution) 을이루어내고자하는것이다. 이런혁신서비스는네트워킹기능의확장뿐만아니라여러유형의사물에네트워킹기능이탑재될수있도록가용성을증대시켜줄수있는핵심기술을요구한다. 유비쿼터스네트워킹의궁극적인목적중의하나는모든사물 ( 즉, anything ) 의끊김없는통신을실현하는것이다. 여기에내포된의미에는사람과사물이네트워크라는매개체를통해서로연결됨을의미하는것으로유비쿼터스네트워킹은다음에제시한것과같은것을실현하고자하는것이다. - 유비쿼터스연결성 (Ubiquitous connectivity): 언제, 어디서나, 누구에게나어떤유형의통신도가능하게함 - 증강현실 (Augmented reality): 실제환경과자연스럽게연결될수있도록좀더효율적인인터페이스를제공 - 더욱확장된지능화 (Enhanced intelligence): 혁신적인통신및부가가치창출을가능하게함유비쿼터스네트워킹기술은궁극적으로보다많은연결성을제공하고, 여기에지능을부가함으로써통신을통해가치가창출될수있도록하는것을목표로한다. 이런비전을실현하기위해서는정보통신망에지능을부여하거나신규융합산업및비즈니스를위한통합엔지이어링을통해향후에는이를이용한진정한유비쿼터스사회가도래할수있도록해야할것이다. 앞서제시한유비쿼터스사회를위해서 NGN 에서유비쿼터스네트워킹을이용한비즈니스영역이교육, 상거래, 금융, 물류, 교통, 환경, 긴급통신, 농업, 의료서비스까지거의모든산업영역으로확장될것이다. 따라서앞으로도래할유비쿼터스네트워킹기술은전통적인네트워크산업뿐만아니라산업전체에엄청난파급효과를가져다주게된다. 12

13 VII. 결론 본고는 ITU-T 에서진행중인 NGN 에서유비쿼터스네트워킹을위한상위수준의구조적모델, 사물대사물통신의기본개념, 요구사항, 메커니즘에대해기술하였다. 또한, 유비쿼터스네트워킹의응용분야와비전에대해기술하였다. 앞서말한바와같이유비쿼터스네트워킹기술은산업전체에큰영향을미칠것으로예상된다. IT 에 BT, NT, CT 를접목하여인간과사물을끊김없이연결시켜줄수있는네트워킹능력을이용하면진정한유비쿼터스사회의도래를촉진시킬수있을것이다. 하지만, 외국의거대네트워크장비회사들이시장대부분을점령한상태이고, 유비쿼터스네트워킹관련표준화를국내가크게주도하는데비해국내기업의네트워크시장점유는입지가매우좁다. 따라서, 국내산ㆍ연ㆍ학계에서도유비쿼터스네트워킹관련표준기술을주시하고산업체등에전파하여유비쿼터스네트워킹에대한국가시장경쟁력을향상시킬수있도록선행기술및서비스개발과지원에적극노력해야할것이다. < 참고문헌 > [1] ITU-T 12/13, Revised Draft Recommendation Y.UbiNet-hn (Framework of object-to-object communication using ubiquitous networking), TD70(IoT-GSI), [2] 유상근, 홍용근, 김형준, 스마트모바일서비스 - M2M 기술및표준동향, 전자통신동향분석제 26 권제 2 호 [3] ITU-T, Smart Grid Overview, Smart-O-34Rev [4] 이규명, 최준균, 정태수, 차세대유비쿼터스네트워킹기술표준화 TTA 저널 113 호, * 본내용은필자의주관적인의견이며 NIPA 의공식적인입장이아님을밝힙니다. 13

Chapter7 유비쿼터스 네트워크 기술

Chapter7 유비쿼터스 네트워크 기술 Chapter7 유비쿼터스네트워크기술 오양가 (139344103) 목차 유비쿼터스사회의전체적인개념유비쿼터스네트워크사물대사물통신유비쿼터스네트워크의진화유비쿼터스네트워크의비전 2 1.U- 사회의전체적인시스템 유비쿼터스 (U)- 사회시스템 -3 단계의비즈니스계층으로구성 유비쿼터스 (U)- 사회시스템애플리케이션유비쿼터스 (U)- 사회시스템플랫폼유비쿼터스 (U)- 네트워크