onem2m 기반의디바이스플랫폼 &Cube 설치및실행가이드 2015 8 월 경북대학교통신프로토콜연구실 정중화, 강형우 godopu16@gmail.com, hwkang0621@gmail.com 요약 사물인터넷 (Internet of Things: IoT) 의시대가도래하고있다. 다양한분야에서사물인터넷을활용한서비스가개발되고있다. 본문서에서는사물인터넷국제표준인 onem2m을기반으로만들어진사물인터넷디바이스플랫폼인 &Cube에대한설명과함께설치및구동방법에대하여설명하도록한다. 목 차 1. 서론... 2 2. &CUBE 란... 2 3. &CUBE 설치및실행... 4 3.1 라즈비안 (RASPBIAN 설치 )... 4 2.2 JAVA JDK 설치... 14 2.3 &CUBE 설치및실행... 14 4. 결론... 25 참고문헌... 26 1
1. 서론 요즘사물인터넷이란말을어렵지않게들을수있다. 사물인터넷이라는개념이널리퍼지면서다양한분야에서사물인터넷을활용한서비스들이개발되고공개되고있으며, 사물인터넷표준화활동역시활발히진행되고있다. 우리나라에서도사물인터넷을위한연구가활발히진행되고있으며, KETI, ntels 등에서개발한국제표준기반의플랫폼인 Mobius와 &Cube가바로그중심에있다. 본문서에서는 KETI 에서개발한사물인터넷국제표준 onem2m 기반의디바이스플랫폼 인 &Cube 에대하여설명하도록하겠다. 2. &Cube 란 &Cube는사물인터넷디바이스 / 게이트웨이에탑재되는 S/W 플랫폼으로디바이스에연결된사물을개방형사물인터넷서버플랫폼 Mobius와연동할수있도록지원하는플랫폼이다. 6 개의 core block으로구성되어 &Cube란이름이지어졌으며디바이스의종류에따라 4가지버전을지원한다. 해당파일은사물인터넷 Alliance인 Ocean 사이트에서회원가입후다운받을수있으며, 현재사물인터넷국제표준인 onem2m Release1 버전기반으로 Lavender v1.0을공개하였다. &Cube: Rosemary: 게이트웨이버전 S/W 플랫폼 &Cube: Lavender: 디바이스버전 S/W 플랫폼 &Cube: Chamomile: CoAP 지원 S/W 플랫폼 &Cube: Mint: 초경량디바이스버전 S/W 플랫폼 Figure 1. &Cube 버전 2
Figure 2. &Cube Core Block &Cube 는 IoT 디바이스속에서여러 IoT 기능을수행합니다. 예를들면각종센서가탑 재된다른기기로부터수집한데이터를 Mobius 서버에전송하기도하며, Mobius 로부터명 령을받아연결된다른기기들을조정하는역할을수행하기도한다. Figure 3. 전반적인 &Cube 의다이어그램 3
Figure 4. &Cube 버전별연동구조 &Cube 플랫폼은각버전에따라다른구성으로 Mobius와통신한다. 일반디바이스버전인 Lavender는 HTTP REST와 MQTT 프로토콜을활용하여통신을수행하고, 경량디바이스버전인 Mint와 CoAP 프로토콜기반의 Chamomile은각각 wpan, Bluetooth, zigbee 등의인터페이스를활용하여게이트웨이버전의 Rosemary와통신을수행한다. Rosemary 역시 HTTP REST 및 MQTT 프로토콜을활용하여통신을수행한다. 본문서에서는 Ocean에서공개한 Lavender v1.0 만을고려하였다. 3. &Cube 설치및실행 &Cube 는 6 개의구성요소로이루어져있다. 각구성요소는모두자바패키지로개발되었으 며, 우리는라즈베리파이에 &Cube Lavender 를설치하는방법을알아보기로한다. 3.1 라즈비안 (raspbian 설치 ) 앞에서말했듯이라즈베리파이에 &Cube를설치하기위해서는먼저라즈베리파이에 raspbian 운영체제를설치하여야한다. 먼저 raspbian을설치할 micro sd 카드가필요한데, 가급적이면 4GB 이상의 sd카드를사용하길권장한다. micro sd 카드가준비되었다면 http://sourceforge.net/projects/win32diskimager 사이트에가서 win32diskmager.exe 프로그램을다운로드받는다. win32가들어있지만 Win7 64비트환경에서도문제없이돌아간다. 아 4
래의그림을참고하시면쉽게설치하실수있다. Figure 5. Win32DiskImager.exe 다운로드 1 Figure 6. Win32DiskImager.exe 다운로드 2 win32diskimager.exe 의다운로드가완료되었다면, 설치를시작한다. 아래의그림을따라 설치한다. 5
Figure 7. Win32DiskImager.exe 설치 win32diksimager.exe 를설치하였다면, http://downloads.raspberrypi.org/ 에가서 raspbian 이미지파일을다운로드를한다. 6
Figure 8. Raspbian 이미지파일다운로드 1 Figure 9. Raspbian 이미지파일다운로드 2 7
Figure 10. Rasbian 이미지파일다운로드 3 raspbian 을다운로드받았다면 win32diskimager.exe 를실행한후아래의그림을따라 SD 카드에 raspbian 을설치한다. Figure 11. Win32DiskImager.exe 실행 8
이미지파일경로 SD 카드경 로 Figure 12. Raspbian 설치 이제라즈베리파이에 sd카드를삽입한후 5핀충전기를이용해전원을공급하면전원이켜지고로그인화면이나온다. 기본 id 는 pi 이며, password 는 raspberry 이다. 로그인을하게되면사용의편의성을위해아래의 Figure14 ~ 19의내용에따라기본구성을설정한다. 9
Figure 13. 라즈베리파이전원연결및로그인 처음에기본적으로생성되는기본구성화면이나오면 Internationalisation Options 를선 택하여설정을수행한다. Figure 14. Internationalisation Options 선택 Internationalisation Option 을선택하면메뉴 3 개가나오는데위에서부터차례대로설정 10
한다. 우선 Change Locale 을선택한후설정을알아보도록하겠다. Figure 15. Change Locale 선택 Change Locale 을선택하면다음과같은화면을볼수있다. 여기서 ko_kr.utf-8 UTF-8 을찾아서선택한다. ( 스페이스바를사용하면선택이가능하다 ) Figure 16. ko_kr.utf-8 UTF-8 선택 그리고 Enter 를눌러주면 Figure 17 과같은화면을볼수있다. 여기서는 en_us.utf-8 을선택하고계속해서 Enter 키를눌러초기화면으로돌아가도록한다. Figure 17. Configuring locales 화면 11
Figure 14 번화면으로돌아오면다시 4 번 Internationalisation Options 로들어가서 Change Timezone 을선택한다. 여기서 Figure 18 과같이 locale 을 Asia -> Seoul 을선택한다. Figure 18. Change Timezone 설정과정 마지막으로다시 4 번 Internationalisation Options 에서 Change Keyboard Layout 을선택 다음의순서대로셋팅한다. (Figure 19 참조 ) 1. Generic 105-key (Intl) PC 2. Other 3. Korean 4. Korean - Korean (101/104 Key compatible) 5. The default for the keyboard layout 6. No compose key 7. Yes 12
Figure 19. Change Keyboard Layout 설정과정 설정이끝났다면 Finish 버튼을누르고 shell 창으로이동한다. 이때혹시 # 혹은 @ 키를눌렀을때다른문자가출력된다면 sudo cat /etc/default/keyboard 명령어를사용하여 XKBLAYOUT의속성이 gb 가아닌지확인한다. 혹시 gb 라면 sudo vim /etc/default/keyboard 명령어를사용하여 kr 또는 en 으로수정한다. ---변경법--- 변경은 vim 또는 vi에디터를사용하여변경한다. vim을사용하실경우 sudo apt-get install vim 명령어를사용하여 vim을설치하셔야합니다. 변경하고싶은곳에커서를가져다놓으신후 i 를눌러변경 ESC -> : -> wq입력절차를통해내용을변경할수있다. Shell 창에서 startx 를입력하면 GUI 모드로들어갈수있으며, 운영체제를설치한직후 에는아래의명령어를사용하여운영체제를업그레이드하는것을권장한다. 13
# startx GUI 모드실행 # sudo apt-get install upgrade # sudo apt-get install update 운영체제업그레이드 Figure 20. Raspbian OS 업그레이드및 GUI 모드명령어 2.2 Java jdk 설치 이제라즈베리파이에서 jar 파일및 java 파일을실행시키기위해 jdk 를설치한다. 설치는 런타임 (jre) 환경과개발환경 (jdk) 을모두설치가능한 open jdk 로설치한다. 아래의명령어 를입력하면자동으로설치가완료된다. # sudo apt-get install openjdk-7-jdk Figure 21. openjdk-7-jdk 설치명령어 java -version 명령어를이용하여제대로 jdk 가설치되었는지확인할수있다. 제대로설치 가완료되었다면, Figure 22 와같은화면을볼수있다. Figure 22. openjdk-7 설치및확인 2.3 &Cube 설치및실행 이제 &Cube 를설치해보도록하겠다. &Cube 는사물인터넷디바이스 / 게이트웨어에탑재되는 14
S/W 플랫폼으로개방형사물인터넷서버플랫폼 Mobius 와연동할수있도록지원하는역할 을한다. &Cube 는이클립스환경에서자바로개발되었기때문에이클립스홈페이지인 http://www.eclipse.org/downloads 로접속하여이클립스를다운받는다. Figure 23. 이클립스다운로드 라즈베리파이에서 &Cube 를실행시키기위해서는.jar(java archive) 파일을만들어야한 다. 일단 Ocean (www.iotocean.org) 에회원가입을한후 ncubelavenderver1.0.zip 를다운 로드받습니다. Figure 24. Lavender 다운 (Ocean 홈페이지 ) 15
그리고 eclipse 에 import 시킨다. eclipse 에 import 시키는방법은아래와같다. > ncubelavenderver1.0.zip 압축풀기 Procedure > File -> import -> Existing Project into Workspace->Browse-> ncubelavenderver1.0 폴더선택 > Finish Figure 25. ncube Lavender v1.0 프로젝트 import 해당프로젝트를 import 했을때에러가생긴다면다음과같이해결하도록한다. 우선프 로젝트위에마우스커서를가져다놓고마우스오른쪽키를눌러 Properties > java Build Path 로들어갑니다. 그리고 import 되어있던외부 jar 파일들을모두제거하고다시 jar 16
파일들을 import 시켜줍니다. (Figure 26 ~ 30 참조 ) Figure 26. 외부 jar 파일제거 1 Figure 27. 외부 jar 파일제거 2 17
Figure 28. 외부 jar 파일제거 3 Figure 29. 외부 jar 파일 import 1 import 하실때 libraries 폴더내에있는 httpcomponents-client-4.3.3\lib, httpcomponents-core-4.3.2\lib 폴더에있는 jar 파일과 commons-codec-1.8, googlegson-2.2.4 폴더내에있는 jar 파일모두를 import 시켜줘야한다. 18
4 개의폴더내부에있는모든 jar 파일 또한 import 시켜주세요 Figure 30. 외부 jar 파일 import 2 이렇게외부 jar 파일들을다시 import 시켜주시면에러가사라질것이다. &Cube 를실행 시키기위해서소스코드를수정해주셔야한다. Figure 31 과같이 kr.re.ncube.devicemanager 패키지내에있는 DeviceManager.java 파일을열어서수정하도록한다. Figure 31. kr.re.ncube.devicemanager.devicemanager.java 코드의 //Linux only 밑의 BufferedReader in = new BufferedReader(new FileReader( /ncube/reg.conf )); 에있는주석을풀고, Windows only 밑의문장을주석처리 19
한다. 지금과같이 windows 의이클립스환경에서프로그램을돌리실때는 windows only 밑의문장에주석을해제하고, Linux only 밑에있는문장을주석처리를하도록한다. 본문서에서는라즈베리파이의 raspbian 환경에서이프로그램을돌릴것이기때문에 Windows only 밑의문장을주석처리하였다. 이제모든수정이완료되었다. 이제라즈베리파이에서돌릴수있도록 Runnable Jar 파일을만드는과정을알아보도록한다. (Figure 32 ~ 33 참조 ) Figure 32. Export Project 1 20
Figure 33. Export Project 2 ncube_lavender.jar 파일이만들어졌다면라즈베리파이로이동한다. 이동시키기전루트폴더내에 ncube 폴더를만든다. ncube 폴더는 Figure 34와같이만들수있다. # mkdir /ncube Figure 34. /ncube 디렉터리생성명령어 그리고 /ncube 폴더에 ncube_ Lavender.jar 파일을위치시킨후 reg.conf 파일을생성한 다. Reg.config 파일의경우 Figure 35 의형식에맞게작성해야한다. > # sudo vim reg.conf > 아래의내용을따라내용을입력 Procedure CSEid=0.2.481.1.0001.001.7591 CSEpasscode=1234 CSEName=SNM CSEPointOfAccess=MQTT 0.2.481.1.0001.001.7591 requestreachability=true firmwarename=ncube_lavender 21
firmwaredescription=ncube1.0_test_version firmwareversion=1.0 firmwareurl=http://www.keti.pe.kr firmwarestatus=0 devicename=keti_smartcity_device devicelabel=keti_smartcity_device devicedescription=keti's SmartCity Device devicemanufacturer=keti devicemodel=keti001 devicetype=sensor device devicefwversion=1.0 deviceswversion=1.0 devicehwversion=1.0 INCSEAddress=155.230.105.169:9000 MQTTBrokerAddress=155.230.105.169 interoptype=0 primitivetype=0 protocol Binding=1 debugprint=1 위의내용은 onem2m 표준을따른것이며, INCSEAddress 및 MQTTBrokerAddress 를제외한나머지는밑의 Parameter 표를참고하여수정하기위해서는각형식에맞게작성하길바란다. INCSEAddress 와 MQTTBrokerAddress 파라미터는각각 Mobius 서버주소와 MQTTBroker 주소로서버를따로가지고있지않다면그대로사용하길바란다 ( 예제로둔서버의주소는연구실서버주소 ). 또한 CSEid 와 CSEPointOfAccess 의 MQTT 뒤에오는 id는 CSEid이다. Parameter Name CSEid CSEpassword CSEName Description CSE id for onem2m standard (e.g., 0.2.481.1.0001.001.7591) ECSE password for password (e.g., 1234) CSE access point for onem2m standard -HTTP : HTTP [Address] -MQTT : MQTT [CSEid] (e.g., HTTP http://155.230.105.165 MQTT 0.2.481.1.0001.001.7591) 22
CSEPointOfAccess requestreachability firmwarename firmwaredescription firmwareversion firmwareurl firmwarestatus devicename devicelabel devicedescription devicemanufacturer devicemodel devicetype devicefwversion deviceswversion devicehwversion INCSEAddress MQTTBrokerAddressdress interoptype CSE requestreachability for onem2m standard - Unreachable : 0 - Reachable : 1 CSE requestreachability for onem2m standard - Unreachable : 0 - Reachable : 1 Firmware name for onem2m standard (e.g., ComplexSensorDeviceFirmware) Firmware description for Mobius (e.g., This firmware is made for complex sensor) Firmware version for onem2m standard (e.g., 1.0) Firmware URL for onem2m standard (e.g., http://www.keti.re.kr) Firmware status for onem2m standard - Stop : 0 - Running : 1 Device name for Mobius (e.g., ComplexSensorDevice) Device label for Mobius (e.g., complexsensor, KETI) Device label for Mobius (e.g., This device is complex sensor.) Device manafacturer for Mobius (e.g., KETI) Device model for Mobius (e.g., KETI001) Device type for Mobius (e.g., Sensor device) Device firmware version for Mobius (e.g., 1.0) Device software version for Mobius (e.g., 1.0) Device hardware version for Mobius (e.g., 1.0) IN-CSE address for onem2m standard (e.g., 155.230.105.165:9000) MQTT Broker address for onem2m standard (e.g., 155.230.105.165) onem2m standard or Mobius interworking - Mobius : 0 23
primitivetype protocolbinding debugprint - onem2m : 1 Long or short type content -Short type content : 0 -Long type content : 1 HTTP or MQTT protocol binding - MQTT : 0 - HTTP : 1 print the debug message - Not present : 0 - Present : 1 [ Parameters 설명 ] Figure 35. reg.conf 파일생성 각파라미터에대한정의는 Figure 35 에정의되어있다. &Cube 는 onem2m 표준을기반으 로구현되었기때문에각파라미터에대한내용은 onem2m 표준에맞게정의되어야한다. 따라서원활한 &Cube 의실행을위해위 Figure 35 의형식을꼭지켜주길바란다. Figure 36. cat reg.conf 결과화면 24
reg.conf 파일을만든후에 ncube_ Lavender.jar 파일을실행시키고, Device Registration 완료를확인한다. Procedure > #java jar ncube_lavender.jar > 결과화면확인 (e.g.,).. [DeviceManager] Received labels : appinstall [DeviceManager] Received body : MCMDXXXXXXXXXX Figure 37. ncube_lavender.jar 실행및결과화면 4. 결론 지금까지사물인터넷국제표준인 onem2m 기반의디바이스플랫폼인 &Cube 에대하여알 아보았다. &Cube 는 IoT 서버플랫폼인 Mobius 와연동하여데이터를업로드하고제어메시 지를수신하여제어하는등의서비스를위한기능을제공한다. 본문서에서는사물인터넷 25
Alliance인 Ocean에서공개한 &Cube를설치하고구동하는내용을다뤘다. Ocean 홈페이지에서 &Cube Lavender v1.0 및설치가이드문서를제공하고있지만, 초보자도쉽게 &Cube를설치하여구동할수있도록본문서를작성하였다. 또한, 직접설치가이드문서를따라서진행할때생기는문제들의해결방안을언급하였다. 이와같이, 사물인터넷서버플랫폼인 Mobius 와디바이스플랫폼인 &Cube 는국제표준인 onem2m 기반으로구현되어있기때문에상호운용성을제공하며, 앞으로중소기업및개인 들도쉽게사물인터넷서비스를직접구현하고제공하는데많은도움이될것으로생각된다. 참고문헌 [1] 사물인터넷 Alliance Ocean 홈페이지, http://www.iotocean.org/main/ [2] &Cube 설치가이드문서, &Cube Install Guide-1.0.doc 26