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논문 기본 정보

자료유형
학위논문
저자정보

손현서 (세종대학교, 세종대학교 대학원)

지도교수
송재승
발행연도
2021
저작권
세종대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수7

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이 논문의 연구 히스토리 (3)

초록· 키워드

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사물 인터넷 (Internet of Things) 기술은 급속도로 발전하면서 4차 산업혁명의 핵심 기술 중 하나가 되었다. 그 결과 다양한 디바이스, 통신 프로토콜, 사물인터넷 플랫폼과 같은 수많은 관련 기술들이 동반 성장하게 되었다. 전 세계의 수많은 디바이스 제조사는 사물인터넷 기술을 활용하여 사용자에게 다양한 서비스를 제공하고 있다. 하지만 각 제조사들이 제공하는 사물인터넷 서비스는 각자의 기술을 이용하고 서로 다른 프로토콜을 사용하고 있어 이들 모두를 관리하기가 아주 복잡하다는 문제가 발생하였다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 이를 하나로 통합 관리하기 위해 oneM2M, OCF, NGSI 등의 표준이 제정되기 시작했다. 하지만 이러한 표준조차 무수히 생겨나기 때문에 서로 다른 플랫폼 간의 상호 운용이 가능하도록 하는 인터워킹 기술을 연구 및 개발하고 있다. 인터워킹 기술은 서로 다른 디바이스 및 플랫폼 간의 상호 운용이 가능하도록 통신 메커니즘을 보장하고 서비스를 확장하기 위한 인프라를 갖추기 위한 아주 중요한 요소이다. 하지만 기존의 인터워킹 기술은 프로토콜 A를 사용하는 사물인터넷 디바이스에서 B 플랫폼으로 메시지를 전달하기 위해서 필요한 모든 정보를 인터워킹이 이루어지는 중간 프록시 내부 메모리에 저장되어 관리되어진다. 이러한 경우는 중간 프록시의 재사용이 불가능하고, 다른 프로토콜을 사용하는 디바이스를 . oneM2M은 사물인터넷 및 M2M 통신을 위한 선도적인 표준화 기관으로, 다양한 도메인에서 다양한 사물인터넷 디바이스와 애플리케이션을 할 수 있는 생태계를 제공한다. oneM2M의 표준 문서에 따르면, 기존 사물인터넷 아키텍처는 모든 사물을 리소스화 하고, 고유한 URI를 통해서 접근이 가능하도록 정의하고 있다. 이러한 리소스에 서로 다른 프로토콜의 맵핑 정보를 저장하기 위한 내용이 정의되어있지 않아 기존의 인터워킹 프록시는 모든 맵핑 정보를 내부 메모리에 저장하여 인터워킹을 진행한다.
본 논문에서는 사물인터넷 디바이스에서 사용되는 다양한 프로토콜과 oneM2M 플랫폼간의 통합 인터워킹 모델을 제안한다. oneM2M과 사물인터넷 프로토콜간의 상호 운용을 위해 Modbus, Zigbee, LoRa 프로토콜을 이용하였다. 통합 인터워킹 모델은 이기종 사물인터넷 디바이스와 플랫폼 간의 인터워킹에 필요한 정보를 oneM2M의 표준인 Smart Device Template (SDT)를 바탕으로 리소스가 맵핑된다. SDT는 가전이나 실생활에 사용되는 디바이스(예 : 냉장고, 에어컨 등)를 oneM2M 표준에 적용할 수 있게 각 디바이스의 속성 및 타입을 정리해놓은 것이다. 제안된 아키텍처는 oneM2M에서 제공하는 단일 인터페이스를 통해 여러 프로토콜을 사용하는 디바이스를 제어 및 관리할 수 있도록 한다. 또한, 인터워킹 프록시는 각 프로토콜에 대한 정보를 포함하고 있어서 입력 데이터의 프로토콜을 인지하여 데이터 맵핑이 진행된다. Interworking Proxy Entity (IPE)는 습득한 정보에 따라 각 프로토콜에 대한 정보를 확인하여 SDT 스키마를 통해 oneM2M 리소스로 모델링하고 업데이트 한다. 제안된 인터워킹 모델의 검증을 위해 빌딩 자동화 시스템 시나리오를 기반으로 메커니즘 분석도 함께 제공하였다. 그 결과 인터워킹 모델을 통해 서로 다른 프로토콜을 사용하는 디바이스와의 통신하며 제어할 수 있었다. 인터워킹 과정에서 SDT는 디바이스를 추상화하여 맵핑하기 위한 아주 큰 역할을 수행 하는 것을 알 수 있었다. 새로운 디바이스를 등록하고 관리하는 과정을 간편화 하여 더 많은 서비스를 제공할 수 있으며 oneM2M 플랫폼은 모든 데이터를 리소스화 하여 관리하기 위한 유용한 플랫폼임을 알 수 있었다.

목차

1. 서론 1
1.1. 개요 1
1.2. 연구배경 및 목표 2
1.2.1. 연구배경 2
1.2.2. 목표 2
1.3. 논문 구성 3
2. 관련연구 5
2.1. oneM2M 5
2.1.1. 개요 5
2.1.2. oneM2M 구조 6
2.1.3. 리소스 구성 7
2.2. Smart Device Template 8
2.3. 사물인터넷 프로토콜 10
2.3.1. Modbus 프로토콜 10
2.3.2. Zigbee 프로토콜 12
2.3.3. LoRa 프로토콜 16
2.5. Interworking Proxy Entity 18
2.6. 요약 19
3. 통합 인터워킹 모델 21
3.1. 개요 21
3.2. 아키텍처 23
3.3. 관련 시나리오 25
4. 시스템 구축 및 적용 27
4.1. 시스템 구축 27
4.2. 인터워킹 방법 28
4.3. 프로토콜 메시지 맵핑(Mapping) 30
4.3.1. oneM2M ? Modbus 맵핑 30
4.3.2. oneM2M ? Zigbee 맵핑 34
4.3.3. oneM2M ? LoRa 맵핑 36
4.4 디바이스 등록과정 36
4.5 요약 39
5. 평가 및 결과분석 40
5.1. 평가 40
5.2. 결과분석 43
6. 결론 및 향후연구 44
6.1. 결론 44
6.2. 향후 연구방향 44

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