저전력 IoT 통신기술을사용하는자원제약적인 IoT 디바이스를위한인터넷기술표준화 동향 홍용근 Electronics and Telecommunications Research Institute (ETRI) Abstract TCP/IP 프로토콜로대표되는인터넷기술은하부의링크계층과는독립적으로설계되어이더넷 (Ethernet) 이나무선랜 (WLAN) 또는이동통신시스템환경에서는지금까지잘사용되어왔다. 하지만, 사물인터넷을위한다양한통신기술 ( 예 : BLE, NFC, Z-Wave 등 ) 들이등장하면서, 인터넷기술은새로운변화가진행중이다. 특히, 지금까지주로인터넷에연결되었던 PC, 노트북, 스마트폰뿐만아니라 TV, 냉장고같은일반가전기기와함께전등, 온도계등생활용품들도인터넷에연결되는상황이되면서전에는생각하지못했던문제점들이등장하기시작하였다. 이러한문제점들을해결하기위해서인터넷프로토콜을연구하고개발하는 IETF라는표준화기구에서 2013년부터본격적으로연구를시작하여현재많은연구가진행중에있다. 본고에서는현재 IETF에서진행중인저전력 IoT 통신기술을사용하는자원제약적인 IoT 디바이스를위한인터넷기술표준화동향동향에대해서알아보고향후기술발전방향에대해논의한다.
I. 서론 현재인터넷에연결된사물은향후연결가능한사물의 1% 미만으로추측되고있으며, 연결확대과정에서공공 / 산업 / 개인등모든분야에서파괴적혁신을유발하여신산업창출, 생산성 효율성제고, 사회현황해결및삶의질향상등을가져올것으로예상된다 [1][2]. 그동안인터넷기술은원래만들어진목적에서벗어나다양한요구를수용하기위하여계속발전및진화의과정을거쳐왔다. IPv4 인터넷주소부족문제를해결하기위하여 IPv6가 2000년초반에 IETF (Internet Engineering Task Force) 에서새로만들어졌고, 인터넷단말의이동성지원을위하여 Mobile IPv6와 Proxy Mobile IPv6가만들어졌다. 마찬가지로새로운사물인터넷의특성에따른요구사항을만족하기위하여 IETF에서는 2013년부터본격적으로새로운워킹그룹 (Working Group) 이만들어지면서사물인터넷을지원하기위한표준화활동이본격적으로시작되었다 [3]. IETF에서는원래 TCP/IP 프로토콜스택을가진인터넷디바이스가인터넷에연결되는것을기본가정으로하고있다. 이러한기본가정위에서, 2010년 77차, 78차, 79차 IETF 회의때정식표준을만드는워킹그룹이전의 BoF(Birds of Feather) 회의가 3번열렸지만, IoT에대한명확한이해와공통적인정의가마련되지못해후속작업으로연결되지못하였다. 그러다가 2011년 80차 IETF회의때 IETF 상위기관인 IAB(Internet Architecture Board) 와 IETF가공동으로 Interconnecting Smart Objects with the Internet Workshop 워크숍과컨퍼런스를열어어느정도의공통적인이해를마련할수있었다 [4]. 이후 6LoWPAN, roll, core 워킹그룹을중심으로 IoT 관련표준화활동을진행하다가 2013년이후 6lo, 6tisch, dice, ace 등의워킹그룹이새로신설되어 IETF에서 IoT 관련표준화활동이본격적으로시작되었다. 이후, 네트워크계층및전송계층에서는 IoT 지원을위한어느정도
연구가진행되고있지만, 서비스계층에서 IoT 지원을위한연구가더필요하다고판단하여 2016년 3월, IETF의상위기관인 IAB에서 IoT Semantic Interoperability Workshop 2016 워크샵을개최하였다. 2016년 3월열린 IAB 워크샵에서는어떤기술적인진보가이루어졌다고보기는어렵지만, 특정표준화기구나회사 / 단체가주도하는기술이아니라전세계적으로통용될수있는 IoT 서비스연동을위한표준기술을만들기위하여첫논의를시작하였다는점이의의라고할수있다 [5]. IETF에서 IoT 관련기술적인이해를하기위해서는지금은워킹그룹활동을종료하였지만, 6LoWPAN 워킹그룹을활동을먼저살펴보아야한다. 6LoWPAN 워킹그룹에서만든여러 RFC 및기술은그이후 6lo, 6tish, core 워킹그룹에계속영향을미치기때문이다. 원래 IETF에서는인터넷에연결되는디바이스는 TCP/IP 프로토콜스택을완전히 (full) 갖춘디바이스를가정하고있다. 하지만, 2011년 IETF와 IAB의워크숍을통하여 IoT 디바이스 (2011년워크숍에서는 Smart Objects로지칭 ) 는현재인터넷에연결되는 TCP/IP 프로토콜스택을완전히갖춘디바이스뿐만아니라 RAM, ROM, CPU, 배터리등의여러물리적조건에서제약이많은 (constrained) 디바이스 ( 즉, TCP/IP 프로토콜스택을완전히갖추지못한디바이스 ) 도포함한다고결정하였다. 그이후, IETF에서는현재인터넷에연결되는인터넷디바이스보다여러물리적조건에서제약이많은 IoT 디바이스를연결하기위하여많은표준화활동을진행하고있다. 2005년 6LoWPAN 워킹그룹이만들어질때도 IEEE 802.15.4기반의센서 (Sensor) 네트워크에 TCP/IP 프로토콜스택을운용하는것은부적절하다는반대의견도있었으나, 최소한의기능만을가진 TCP/IP 프로토콜스택을센서네트워크에적용하여동작할수있음이확인되었다. 아래그림은 6LoWAPN 워킹그룹에서진행된표준기술의범위를그림으로표현한것이
다 [6]. 그림 1 6LoWPAN 기술범위 사물인터넷을위한요구사항은다양할수있지만, IETF 관점에서다양한형 태의사물인터넷디바이스를인터넷에연결하기위한요구사항은다음과 같이정리될수있다. 저전력무선네트워크 (IEEE 802.15.4 Low-Rate WPAN, IEEE 802.15.1 Bluetooth, NFC, Z-wave 등 ) 에어떻게하면인터넷프로토콜 (IPv4, IPv6) 을전송할것인가? ( 관련워킹그룹 : 6LoWPNA, 6lo, 6tisch) 물리적으로제약이많은 IoT 디바이스에어떻게하면기존의 TCP/IP 프로토콜스택을간단하게하여동작하게할것인가? ( 관련워킹그룹 : lwig) 물리적으로제약이많은 IoT 디바이스간에어떻게하면패킷전달을 위한라우팅경로를최적화하여전달할것인가? ( 관련워킹그룹 : roll) 물리적으로제약이많은 IoT 디바이스의서비스를위하여어떻게응 용계층의프로토콜을지원할것인가? ( 관련워킹그룹 : core) 한서브네트워크범위를벗어나는인터넷디바이스서비스를어떻
게하면탐지 (discovery) 할것인가? ( 관련워킹그룹 : dnssd) 물리적으로제약이많은 IoT 디바이스에어떻게보안기능을제공할 것인가? ( 관련워킹그룹 : dice, ace) 본고를통해이러한 IETF에서의저전력 IoT 통신기술을사용하는자원제약적인 IoT 디바이스를위한인터넷기술표준화동향을살펴볼것이다. 본고는다음과같이구성되어있다. 2장에서는 IETF의관련표준화그룹인 6lo 워킹그룹의목적및현재개발되고있는표준문서개발현황을소개한다. 3장에서는자원제약적인 IoT 디바이스를위한저전력 IoT 통신기술에대해서살펴보고 4장에서는자원제약적인 IoT 디바이스에서저전력 IoT 통신을활용하여인터넷기술을사용하기위한요구사항을소개한다. 그리고 5장에서는결론을내린다. II. IETF 6lo 워킹그룹표준기술현황 지금까지주로인터넷에연결되었던 PC, 노트북, 스마트폰뿐만아니라 TV, 냉장고같은일반가전기기및전등, 온도계등생활용품들도인터넷에연결하는상황이되면서자원제약적인 IoT 디바이스를위한여러 IoT 통신기술들이등장하였다. 이러한자원제약적인 IoT 디바이스들의인터넷연결을위한특징은다음과같이정리할수있다 [7]. 전력공급 : 소형의제한적배터리를통해전원이공급되기때문에동작에있어효율적에너지소비가필수적이다. 이러한이유로인해저전력네트워킹장치들은소비전력절감을위해활성 (active) 및비활성 (inactive) 모드를가진다. 저전력네트워크인터페이스 : 제한적전원공급으로인해통신인터
페이스역시저전력모듈 ( 예를들어, IEEE 802.15.4, BLE, ITU-T G.9959, MS/TP, DECT-ULE, NFC 등 ) 을사용한다. 저전력네트워크인터페이스들은전송거리, 에너지소비량등물리적특성이각각의다르기때문에이기종네트워크인터페이스들을가진네트워크를구성할경우, 이들특성이고려되어야한다. 데이터전송단위및통신속도 : 저전력네트워크인터페이스중IEEE 802.15.4의경우에는물리계층헤더를제외하고최대 127바이트의데이터전송단위 (PDU) 를가지며, 네트워크인터페이스특성에따라통신속도도비교적느릴수있다. 처리능력 : 자원제한적사물들은응용에따라소형혹은저가형특 징을가지기때문에느린통신속도뿐만아니라프로세서의처리능력 및메모리의저장능력까지제한적일수있다. 위에서언급한자원제약적인 IoT 디바이스들의인터넷연결을위하여다양한요구사항이도출될수있다. 특히, IETF 6lo 워킹그룹은자원제약적인 IoT 디바이스를위한저전력 IoT 통신기술위에서 IPv6 패킷을전송하기위하여많은표준화활동을진행하고있다. 6LoWPAN 워킹그룹은 IEEE 802.15.4 무선기술위에서 IPv6를전송하는것을목적으로하고있으나, WPAN 기술인 IEEE 802.15.4 무선기술이시장에서 IEEE 802.11 WPAN 기술과 IEEE 802.15.1 Bluetooth 기술보다영향력이약해짐에따라 6LoWPAN WG에서만든표준에대해서우려가제기되었다. 2013년 87차 IETF에서처음으로 6lo BoF가열렸고 88차 IETF 회의에서정식워킹그룹으로활동을시작하였다 [8]. 6lo 워킹그룹의목적은 6LoWPAN 워킹그룹과비슷하게저전력무선네트 워크위에 IPv6 전송을제공한다는측면에서는비슷하지만, 6LoWPAN 워킹
그룹이 IEEE 802.15.4이라는특정무선기술만고려하다보니 IEEE 802.15.4 무선기술이시장에서크게성공하지못하였고그에따라 6LoWPAN 표준기술도활용이떨어지는것을보고, 아래와같은다양한무선기술위에서 IPv6 전송을목표로하고있다. Bluetooth Low Energy Z-wave (ITU-T G.9959) 3GPP DECT-ULE BACnet (MS/TP) NFC 6lo 워킹그룹의주요표준화개발범위는다음과같다. 6LoWPAN 기술 (RFC 4944, RFC 6282, RFC 6775) 기반자원제약적인 노드의네트워킹을위한 IPv6-over-foo adaptation 계층표준규격 개발 Adaptation layer 의기본모니터링기능및문제해결을위한정보 및데이터모델 ( 예를들어, MIB 등 ) 규격개발 헤더압축기술적용을위한 adaptation layer 규격개발 기존 IETF 기술규격을위해필요한관리및정보문서규격개발 위의작업범위중에서 IPv6-over-foo adaptation 계층표준규격과관련하 여개발이완료되었거나개발중인표준기술은아래와같다. Transmission of IPv6 Packets over BLUETOOTH(R) Low Energy (RFC
7668) Transmission of IPv6 packets over ITU-T G.9959 Networks (RFC 7428) Transmission of IPv6 Packets over DECT Ultra Low Energy (draftietf-6lo-dect-ule-05) Transmission of IPv6 over MS/TP Networks (draft-ietf-6lo-6lobac-05) Transmission of IPv6 Packets over Near Field Communication (draft-ietf-6lo-nfc-04) III. 저전력 IoT 통신기술 본장에서는 2 장에서설명한 IETF 6lo 워킹그룹에서고려하고있는자원제 약적인 IoT 디바이스를위한저전력 IoT 통신기술에대하여설명한다. 3.1 NFC NFC 기술은전자기기간간단하고안전한양방향통신을지원함으로써사용자들에무선전자거래, 디지털컨텐츠시청, 간편한전자기기접속등다양한기능을제공하며, 무선전자카드표준 (ISO/IEC 14443 A&B, JIS-X 6319-4) 기술을이용함으로써기존의많은무선통신기술들의이용을대체한다. NFC는현재널리설치되어있는무선전자카드시스템과연동화환이가능하여, 단일기기로다양한시스템의접속및이용이가능하도록한다. 이러한무선전자카드기술의확장을통해, NFC 는기기간데이터전송의
목적으로도사용될수있으며, 이경우통신거리및최대전송속도는 10 cm, 424 kbps에이른다. 사용자들은이러한 NFC의데이터전송기능을이용하여명함교환, 직접거래, 전자포스터정보교환, 시스템접근권한제어등다양한기능을간단한터치를통해수행할수있다. 이러한기기간양방향직접통신의경우이외에 IETF 6lo 워킹그룹에서개발되는기술등을통해 NFC를이용한일반 IPv6 데이터교환도지원가능하며, 관련하여다양한유즈케이스들이개발될수있다 [9]. 3.2 ITU-T G.9959 The ITU-T G.9959 recommendation [G.9959] 은저전력개인근거리통신망 (Personal Area Networks, PANs) 을지원하는표준으로, 유일한 32-bit HomeID 네트워크식별자를네트워크에할당하는방법및 8-bit NodeID 호스트식별자를각각의노드에할당하는방법을정의한다. 네트워크식별자인 G.9959 HomeID는한개혹은여러개의 IPv6 prefix들로구성되는 IPv6 서브넷을나타내며, NodeID는 HomeID에의해식별되는한네트워크내에서유일하게정의되는노드식별자이다. 3.3 Bluetooth Low Energy Bluetooth LE (BLE) 는 Bluetooth 4.0에서처음소개된후 Bluetooth 4.1 등이후버전에서업데이트되고있는저전력무선통신프로토콜이다. BLE 표준을개발하고있는 Bluetooth SIG는 BLE를통한인터넷지원을위해 Internet Protocol Support Profile (IPSP) 을제정하였으며, 해당 IPSP 프로파일은 IP 기반 BLE 기기들의 discovery, IPv6 패킷전송을위한링크계층연결설정등의기능을제공한다. 단말이 BLE에서의 IPv6 통신을위해서는
Bluetooth 4.1 이상, IPSP 1.0 이상을필수로지원해야한다. 이동통신단말, 노트북 PC, 기타휴대용단말기증많은기기들이 BLE 지원가능한칩셋을탑재하고있으며, 휴대용전자기기와연결되는다양한액세서리들도 BLE를지원하고있다. 심박수측정액세서리가심박수를측정한후결과를이동통신단말로 BLE 통신을통해전달하고, 이동통신단말이해당결과를서버로최종전송하는등의유즈케이스가활발히적용되고있다. 3.4 DECT-ULE DECT ULE는음성통신과같은 circuit 통신혹은 packet 기반데이터통신모두를지원하기위해개발된저전력무선통신기술이다. DECT ULE 기술은 1880-1920 MHz 주파수대역에서 1.152 Mbps의심볼율로통신하며라디오베어러들은 FDMA/TDMA/TDD 기법을이용한다. 일반적으로, 한네트워크를정의하는 Fixed Part (FP) 에다수의 Portable Parts (PP) 들이연결되는스타구조에서일반적으로사용되며, discovery, pairing, 보안등다수의서비스들을위한 MAC 계층기술들은대부분기존 DECT의기능을재활용하고있다. DECT ULE 지원기기들은새로운 ULE MAC 계층기술을이용하는 ULE 모드로전환할수있으며, DECT ULE 데이터링크계층기능은상위계층에서이용되는큰패킷들의처리를위해 multiplexing, segmentation, reassembly 등의기능을제공한다. 또한, DECT ULE 계층은메시지별인증및암호화를지원한다. DLC 계층은패킷의무결성 (integrity) 및순서에따른패킷전달기능은제공하지만 best effort 방식으로패킷을전송한다. 현재의 DECT ULE MAC 계층은낮은대역폭의데이터브로드캐스팅을지원 하지만, 이러한브로드캐스팅서비스를위한상위계층기술들은이직표준
화가완료되지않은상황이다. 3.5 LTE MTC LTE UE (User Equipment) category는전체적인성능및능력을기준으로 3GPP LTE 표준에서 UE를분류한것이다. 예를들어 LTE UE category가 1 또는 2인 UE의최대하향링크전송속도는각각 10.3 Mbit/s 및 51.0 Mbit/s로정의된다. 3GPP는 Release 12 표준에서저속 IoT 서비스를위한 UE category 0을추가로정의함으로써기존의 UE category 0 단말보다저렴한가격으로저속 IoT 서비스전용의기기를개발할수있도록하였다. 저속 IoT 서비스에적합한 UE category 1 혹은 0 기기를이용한통신서비스를 LTE MTC로지칭하며, LTE MTC는 UE category 2를이용한경우보다저전력, 저가의특성을가짐으로써대규모 IoT 서비스에적합하다. IV. 저전력 IoT 통신기술을활용하여인터넷기술을사용하기위한 요구사항 4.1 자원제약적인환경에서인터넷기술을사용하기위한설계항목 IETF 6LoWPAN 워킹그룹은 IEEE 802.15.4 링크계층통신기술에기반한인터넷접속기술표준을개발해왔으며, RFC6568은 6LoWPAN 관점에서자원제약적무선네트워크의설계항목을설명하는문서이다. 해당네트워크의설계항목은 IEEE 802.15.4 네트워크고유의특성 ( 예를들어, 저전력단거리전송속도 ) 의영향을받아결정된다. 해당 RFC6568 문서에서는 6LoWPAN 기반자원제약적노드간무선센서네트워크설계에있어서의요구사항을 Deployment, Network size, Power source, Connectivity, Multi-
hop communication, Traffic pattern, Mobility, Quality of Service (QoS) 과같 은다양한차원에서기술하고있다 [10]. 반면, 6LoWPAN이아닌다양한링크계층기술상위에서의 IPv6 통신을지원을위한표준은 IETF 6lo 워킹그룹에서개발중에있으며, 6lo 워킹그룹관점에서는다양한링크계층통신기술들간의상이한특성이존재하는문제로인해, RFC6568에서이미정의한 6LoWPAN 설계항목및고려사항들과는상이한부분들이있다. 그리고, 다양한링크계층기술의수용에따라유즈케이스들이확대됨으로써네트워크설계에있어서각유즈케이스의특성에적응적으로결정되어야할설계항목들이존재하게된다. 아래설계항목들은 IETF 6lo 워킹그룹에서논의중인것들을정리한것이다. Deployment / 최초접속설정 : 유즈케이스및링크계층프로토콜의동작방식에따라 6lo 노드는무작위로접속하거나혹은제어하에접속할수있다. 따라서 Deployment 및최초접속설정방식은각각링크계층기술에서정의되고있는상이한접속방식과유즈케이스를함께고려하여결정되어야한다. 토폴로지 : 6lo 네트워크의토폴로지는본질적으로각각의링크계층기술의특성에따라서결정된다. 예를들어서경우에따라포인트-투 -포인트, 스타, 트리, 혹은메쉬토폴로지등다양한형태로구성될수있음이유즈케이스와함께고려되어야한다. L2 메쉬또는 L3 메쉬네트워크구성 : L2 및 L3 메쉬네트워크구성은본질적으로각각의링크계층기술의특성에따라서결정된다. 예를들어어떤링크계층기술은 L2 네트워크메쉬구성을지원할수있는반면다른기술은지원할수없는경우가있으며, 그러한상이한특성들이고려되어서결정되어야한다.
멀티링크서브넷혹은단일서브넷여부 : 멀티링크서브넷혹은 단일서브넷사이의선택은연결된유즈케이스및링크계층기술에 의해결정되는 6lo 노드의수를감안하여결정될수있다. 전송속도 : 기본적으로 6lo의링크계층전송기술들은늦은데이터전송속도를지원하는경우가대부분이나, MTU 크기를조정함으로써조금더높은전송속도를지원할수있으며, 해당부분이설계에있어서고려되어야한다. 버퍼링요구사항 : 일부 6lo 유즈케이스들에서는순간적으로해당 6lo 링크계층통신기술이지원하는데이터전송속도보다더높은양의데이터가전송될수있으며, 그러한경우버퍼링기법및전송률관리등의기법에대한고려가필요하다. 보안요구사항 : 일부 6lo 유즈케이스들에서는중요한정보혹은개인정보를포함한데이터들을 6lo 노드들간에주고받은과정을포함하고있으며, 이러한경우높은수준의보안을지원해야함이고려되어야한다. 이동성요구사항 : 6lo 노드들의이동성은 6lo 유즈케이스에따라결 정되며, 특정유즈케이스에서 6lo 노드들이이동하는경우가있다면, 필요에따라이동성제어기법이요구될수있다. 시간동기화요구사항 : 시간동기화요구사항은 6lo 유즈케이스에해당되는상위계층서비스에의해서결정되는항목이다. 예를들어헬스케어와관련된일부 6lo 유즈케이스의경우, 데이터가정확한시간기록과함께기록되어시간동기화가유지된상태에서전송될필요가있다. 신뢰성및서비스품질 : 일부 6lo 유즈케이스들은고신뢰성, 높은품
질의서비스를필요로한다. 예를들어실시간서비스나헬스케어 관련서비스들이그러하며, 네트워크설계에있어서유즈케이스를 고려하여결정되어야한다. 트래픽패턴 : 다양한 6lo 유즈케이스들에서는각각다른트래픽패턴이관측될수있다. 예를들면특정유즈케이스에서는짧은길이의데이터들이무작위로전송될수있는반면다른유즈케이스에서는주기적인데이터전송이일어날수있으며, 해당트래픽패턴특징들이네트워크설계에고려될수있다. 전력이용전략 : 특정유즈케이스를지원하기위해서는통신을위한전력이용전략에대한요구사항이존재할수있으며, 각각링크계층기술들에서이미정의되어있는전력이용기법및전략들도함께고려될수있어야한다. 에너지제약레벨 : RFC7228 에정의된에너지제약레벨이각각유즈 케이스에별도로적용될수있으며, 해당에너지제약레벨은앞서 설명한전력이용전략과밀접한관련을맺고고려될수도있다. 위에서언급한설계항목들에대하여 3 장에서기술한각각의저전력 IoT 통신기술에대하여요구사항을기술한다 [11]. 4.2 NFC 요구사항 NFC 를사용하는인터넷기반자원제약적사물인터넷주요유즈케이스들 에서, 네트워킹설계항목별권고되는요구사항은아래와같다. Deployment / 최초접속설정 : 계획에따른 Deployment. MP2P/ P2MP( 예 : 데이터수집시 ) 혹은 P2P( 예 : 직접진단시 )
토폴로지 : 작음, NFC 적용기기가인터넷에연결되는구조 L2 메쉬또는 L3 메쉬네트워크구성 : NFC 는 L2 메쉬를지원하지 않으며, L3 메쉬구성가능 멀티링크서브넷혹은단일서브넷여부 : 게이트웨이연결은 Single-Hope 이며, 사용자의 body network 는메쉬구조로구성 전송속도 : 낮은전송속도 버퍼링요구사항 : 낮음 보안요구사항 : 데이터프라이버시및보안이제공되어야함. 암호 화필요 이동성요구사항 : 보통 ( 사용자의이동 ) 시간동기화요구사항 : 요구사항높음 신뢰성및서비스품질 : 높은신뢰성이요구됨 트래픽패턴 : 작은데이터크기, 주기적패턴 4.3 ITU-T G.9959 요구사항 ITU-T G.9959 를사용하는인터넷기반자원제약적사물인터넷주요유즈 케이스들에서, 네트워킹설계항목별권고되는요구사항은아래와같다. Deployment / 최초접속설정 : 계획에따른 Deployment 토폴로지 : 메쉬토폴로지 L2 메쉬또는 L3 메쉬네트워크구성 : L2 메쉬및 L3 메쉬모두구
성가능 멀티링크서브넷혹은단일서브넷여부 : 멀티링크서브넷 전송속도 : 낮은전송속도, 간헐적데이터전송 버퍼링요구사항 : 낮음 보안요구사항 : 데이터프라이버시및보안이제공되어야함. 암호화 필요 이동성요구사항 : 보통, 대부분의단말들은정지해있음 신뢰성및서비스품질 : 보통혹은높은수준의신뢰성이요구됨. 사용자생성데이터에대한반응은 0.5 초이내에수행되어야함 트래픽패턴 : 주기적 ( 센서정보수집 ) 혹은비주기적패턴 ( 사용자입 력 ) 패턴 4.4 Bluetooth Low Energy 요구사항 BLE 를사용하는인터넷기반자원제약적사물인터넷주요유즈케이스들에 서, 네트워킹설계항목별권고되는요구사항은아래와같다. Deployment / 최초접속설정 : 계획에따른 Deployment 토폴로지 : 스타토폴로지 L2 메쉬또는 L3 메쉬네트워크구성 : 구성하지않음 멀티링크서브넷혹은단일서브넷여부 : 멀티링크서브넷 버퍼링요구사항 : 낮음
보안요구사항 : 헬스케어관련데이터에대한프라이버시및보안 이제공되어야함. 암호화필요. 일부단순공지메시지데이터의경 우보안요구사항낮음 이동성요구사항 : 낮음 시간동기화요구사항 : 높음. TDMA 기반링크계층기술이기본적인 수준의시간동기화를제공함. 신뢰성및서비스품질 : 주기적센싱데이터의경우낮은수준의 데이터유실은허용가능함. 데이터전달지연에대한요구사항은 크지않음. 스마트폰혹은클라우드서비스에서생성된긴급공지 사항의경우낮은지연시간을보장하여야함. 트래픽패턴 : 주기적 ( 센서정보수집 ) 혹은비주기적패턴 ( 스마트폰 생성공지데이터 ) 패턴 4.5 DECT-ULE 요구사항 DECT-ULE 를사용하는인터넷기반자원제약적사물인터넷주요유즈케이 스들에서, 네트워킹설계항목별권고되는요구사항은아래와같다. Deployment / 최초접속설정 : 계획에따른 Deployment 토폴로지 : 스타토폴로지 L2 메쉬또는 L3 메쉬네트워크구성 : 구성하지않음 멀티링크서브넷혹은단일서브넷여부 : 멀티링크서브넷 전송속도 : 낮은전송속도, 간헐적데이터전송
버퍼링요구사항 : 낮음 보안요구사항 : 데이터에대한프라이버시및보안이제공되어야함. 암호화필요. 이동성요구사항 : 낮음 신뢰성및서비스품질 : 특정값이하의데이터전달지연보장필 요 트래픽패턴 : 주기적 ( 스마트미터에서의정보수집 ) 혹은비주기적 패턴 ( 관리자에의한관리메시지전송혹은정전, 누수등의이벤트 발생공지데이터 ) 패턴 4.6 LTE MTC 요구사항 LTE MTC 를사용하는인터넷기반자원제약적사물인터넷주요유즈케이 스들에서, 네트워킹설계항목별권고되는요구사항은아래와같다. Deployment / 최초접속설정 : 계획에따른 Deployment 토폴로지 : 스타토폴로지 L2 메쉬또는 L3 메쉬네트워크구성 : 구성하지않음 멀티링크서브넷혹은단일서브넷여부 : 단일서브넷 전송속도 : 낮은전송속도, 3GPP 표준에따름 버퍼링요구사항 : 높음 보안요구사항 : LoRA 표준에서보안을제공하고있으므로보안요구
사항높지않음 이동성요구사항 : 낮음 시간동기화요구사항 : 높음 트래픽패턴 : 비주기적패턴 V. 결론 IETF에서의자원제약적인 IoT 디바이스를위한저전력 IoT 통신을위한인터넷기술표준화작업은전통적인 TCP/IP 프로토콜스택에서벗어나다양한물리적인제약조건을가진디바이스들도인터넷에연결할수있는기술개발을통해사물인터넷을구축하려하고있다. 이를위해 IETF에서는 6LoWPAN, 6lo, 6tisch, core, roll, lwig, dice, ace 등여러워킹그룹을통하여관련표준기술을개발중에있다. 최근에는 LoRa, Sigfox 등의 LPWA(Low- Power Wide-Area) 에서 IP 패킷전송을위한표준을논의하고있다. 2013년부터 IETF 6lo 워킹그룹에서시작하여 BLE, Z-Wave, MS/TP, NFC 등저전력 IoT 통신기술을사용하는자원제약적인 IoT 디바이스를위한인터넷기술을연구하기시작하여, 2016년현재 BLE, Z-Wave, DECT ULE, MS/TP, NFC 위에서 IPv6 패킷을전송하기위한작업은거의마무리단계에있다. 하지만, 저전력 IoT 통신기술을사용하는자원제약적인 IoT 디바이스를위한인터넷연결기술개발이거의완료되어가지만, 향후자원제약적인 IoT 디바이스가단순히인터넷에연결되는점이외에새로운또는향상된인터넷서비스발굴이필요하다. 또한, 자원제약적인 IoT 디바이스의특성상기존의인터넷에서사용하는보안기법이그대로적용하기에는여러어려움이존재한다. IoT 특성상사람의개입없이사물들끼리통신을하는경우
가대부분발생하기때문에요구되는보안요구사항은오히려기존의인터 넷서비스보다더증대할것이다. Acknowledgement 이논문은 2015 년도정부 ( 미래창조과학부 ) 의재원으로국가과학기술연구회융합 연구단사업 (No CRC-15-05-ETRI) 의지원을받아수행된연구임. References [1] 인터넷신산업육성방안, 미래창조과학부, 2013.6 [2] 사물인터넷기본계획, 미래창조과학부, 2014.5 [3] 홍용근, IETF 에서의사물인터넷기술표준화현황, TTA 저널, 2016.7 [4] Hannes, T., Report from the Smart Object Workshop, IETF RFC 6574, 2012.4 [5] https://www.iab.org/activities/workshops/iotsi/ [6] http://www.ietf.org/wg/concluded/6lowpan.html/ [7] 최영환, 최윤철, 윤주상, 사물인터넷을위한네트워킹기술, 한국통신학회정 보와통신열린강화, 2015.12 [8] http://datatracker.ietf.org/wg/6lo/documents/ [9] IETF Internet Draft I-D.ietf-6lo-nfc, "Transmission of IPv6 Packets over Near Field Communication", 2016.7 [10] Eunsook, K., and Dominik, K., and JP. V., Design and Application Spaces for IPv6 over Low-Power Wireless Personal Area Networks (6LoWPANs), IETF
RFC 6568, 2012.4 [11] IETF Internet Draft I-D.ietf-hong-6lo-use-cases, "IPv6 over Constrained Node Networks(6lo) Applicability & Use cases", 2016.7 Biographies 홍용근 - 2013 년 : 경북대학교컴퓨터공학과박사 - 1998 년 ~ 2001 년 : MJL Technology 근무 - 2001 년 : 한국전자통신연구원입사, 책임연구원근무중 - 2016 년 ~ 현재 : 지능형 IoE 네트워크연구실실장, 전문위원 - 주요관심분야 : IoT/M2M, IPv6, 차세대인터넷프로토콜등 - e-mail : yghong@etri.re.kr