IoT 플랫폼 소개

목차

• 1. 사물인터넷 (IoT) 이란?
• 2. IoT 서비스 구현을 위해서는 무엇이 필요한가?
• 3. IoT 플랫폼 이란?
  • 플랫폼 이란?
  • IoT 플랫폼 정의
  • IoT 플랫폼 아키텍처
  • IoT 플랫폼 사용 사례
  • 다양한 IoT 플랫폼
• 4. 맺음말
• 참고자료

1. 사물인터넷(IoT, Internet of Things) 이란?

• 사물인터넷의 단어적 의미
  • 사물들(things)이 서로 연결된 인터넷 환경을 말함.
• 사물인터넷의 본질
  • 다양한 사물들을 센서와 통신기술을 더해 사물과 사물, 사물과 사람을 연결함으로써 정보를 주고 받으며 새로운 가치를 만드는 것임. 즉, 기본의 개별적인 사물이 제공하지 못했던 새로운 서비스를 제공해주는 데 의의가 있음.
  • 사례
    • 스마트 홈
      • 침대에서 사람이 잠들면 집안에 켜진 전등을 끄고, 잠에서 깨면 창문을 열어 환기를 하고, 커피를 자동으로 내려줌
    • 스마트 체중계
      • 체중을 기본으로 바디, 체지방 비율, 뼈 량, 체형 분석, BMI, 내장지방, 수분량, 근육 질량, 기초 대사량 등의 데이터를 측정하고 분석하여, 건강관리 서비스를 제공
    • 교통카드 시스템
      • 단순한 교통비 결제에 그치지 않고, 승객이 교통카드를 사용하면 승객의 통행량 패턴을 분석하여 버스 배차 간격 조정 및 버스 노선 변경까지 제안
• 사물인터넷 비즈니스
  • IoT data is the new gold [7]
    • IoT 제품을 판매하는 것은 IoT 데이터를 얻기 위한 일종의 마켓팅 전략이고, IoT 데이터에 기반한 비즈니스 모델이 주된 제품이 되는 비즈니스
      • 예
        • 스마트 체중계와 다이어트 산업의 연계
        • 자동차 네비게이션과 자동차 보험과의 연계
          

2. IoT 서비스 구현을 위해서는 무엇이 필요한가? [1]

• IoT 서비스를 구현하기 위해서는 크게 다음 4가지 기술 요소가 필요하다.
  1. 스마트 디바이스
  2. 통신 네트워크
  3. 소프트웨어 백엔드

2.1 스마트 디바이스

• 스마트 디바이스란 각종 센서와 네트워크 기능이 탑재된 디바이스를 말합니다.
  • 사례: 웨어러블 디바이스, 자율 주행 자동차, 원격 제어 가능 가전, 스마트폰 등
• 스마트 디바이스 구성 요소
  • 센서 모듈
  • 통신 모듈
  • 전력 모듈
  • 프로세서
  • 운영체제 및 임베디드 SW 플랫폼
  • 애플리케이션
• 저전력 기술의 중요성
  • 충전없이 더 오래 스마트 디바이스를 사용할 수 있도록 하는 기술이 주목받고 있음
  • 사례
    • ARM의 빅 리틀 프로세싱
      • 고성능 코어와 저전력 코어를 하나의 칩에 결합하여, 복잡한 태스크에는 고성능 코어를, 간단한 태스크에는 저전력 코어를 사용
        
    • Android의 잠자기 (Doze) 기능
      • 최근 사용자와 상호작용이 없는 앱의 백그라운드 네트워크 활동을 지연
        

2.2 통신 네트워크

• 네트워크는 스마트 디바이스를 스마트폰, 다른 스마트 디바이스 혹은 서비스와 연결해 주는 통신 기술입니다.
• 저전력 무선통신 기술의 발전
  • 블루투스 4.0, 지그비 (zigbee) 등
  • LTE-M
• 통신 속도와 대역폭 측면의 발전
  • 5G는 LTE보다 100~1000배까지 전송 속도 향상
  • IoT 환경에서 5G가 요구되는 이유는 폭증하는 데이터를 지연없이 전송하고 처리해야 하기 때문입니다.
    • 사례, 재난환경에 투입된 원격 제어 로봇

2.3 소프트웨어 백엔드

• 주요 기능
  • 연결된 스마트 디바이스를 관리
  • 스마트 디바이스에서 수집된 데이터를 저장 및 처리
  • 타 시스템 및 서비스와의 연동
• 소프트웨어 백엔드는 서버나 클라우드 형태로 제공됨

2.3.1 클라인트-서버 모델 [참고자료]

• 서버(영어: server)는 클라이언트에게 네트워크를 통해 정보나 서비스를 제공하는 컴퓨터(server computer) 또는 프로그램(server program)을 말한다.

• 서비스를 요청하는 클라이언트와 클라이언트의 요청을 처리하는 서버와의 상호작용을 통해서 사용자가 원하는 결과를 얻는 처리방식이 클라이언트-서버 시스템이다.

  

2.3.2 클라우드 서비스란?

• 클라우드 서비스란 인터넷 상에 컴퓨팅 자원(저장소, 애플리케이션, 컴퓨터, 네트워크 등)을 보관해 두고, 사용자가 필요한 자원을 인터넷 접속을 통해 언제 어디서나 이용할 수 있는 서비스를 말한다.

• 클라우드 서비스 모델

  • SaaS (Software as a Service)

    • 응용 프로그램을 웹서비스 형태로 제공
    • 예, Google Docs, Gmail, 등

  • Paas (Platform as a Service)

    • 응용 프로그램 개발자를 위한 서비스로, 개발자들이 기반 인프라스트럭처에 대해 신경을 쓰지 않고 앱을 개발하고 테스트할 수 있는 환경을 제공
    • 예, Google Cloud Platform, Firebase, AWS IoT, 등

  • IaaS (Infrastructure as a Service)

    • 컴퓨팅 파워, 스토리지, 네트워크 등을 서비스 형태로 제공
    • 예, AWS, Google Cloud, Azure, 등

• 클라우드 서비스의 이점

  • 비용
    • 초기 인프라 자원 투자에 대한 부담 감소
    • 데이터 센터 운영 및 유지 관리에 비용 투자 불필요
    • 사용한 양에 따른 비용 구조
  • 유연성
    • 즉각적인 인프라 자원 확장
  • 개발 용이성
    • 빠른 인프라 구축을 통한 개발 라이프사이클 단축
    • 다양한 형태의 서비스에 대한 솔루션 제공

3. IoT 플랫폼

3.1 플랫폼 이란?

출처: https://www.computerworld.com/article/3089505/internet/5-steps-to-turning-your-company-into-a-platform.html

• 플랫폼 정의

  • 플랫폼이라고 하면 제일 먼저 “기차역 플랫폼”을 떠올릴 수 있는데, 『사람들이 기차를 쉽게 타고 내릴 수 있도록 평평하게 만든 장소』 입니다.
  • “플랫폼”은 “많은 사람이 쉽게 이용하거나 다양한 목적으로 사용된다는” 특징을 차용하여 말합니다.

• IT 에서는 플랫폼을 ‘기반 OS’나 ‘기술환경’들을 말하기도 합니다. 즉 많은 어플리케이션을 쉽게 사용될 수 있게 해준다는 특징을 빗대어 말합니다.

• 플랫폼 종류

  • 하드웨어 플랫폼
    • 하드웨어에서 플랫폼이란 표준 공정을 통해 다양한 제품을 만들어내는 기반이자 도구를 지칭
  • 소프트웨어 플랫폼
    • 소프트웨어에서는 플랫폼이 여러가지 기능들을 제공해주는 공통 실행환경을 일컫는 말
  • 서비스 플랫폼
    • 서비스에서 플랫폼은 다른 서비스들이 나의 서비스 기능을 쉽게 사용할 수 있게 해주는 인터넷 기반의 기술 환경
      • 예, Open API

3.2 IoT 플랫폼 정의

• IoT 플랫폼은 IoT 서비스의 기술적인 기반을 제공하는 플랫폼으로 수 많은 IoT 디바이스들을 활용하여 다양한 서비스 구성을 가능하게 한다 [2]
  • 폭팔적으로 증가하는 IoT 디바이스들은 IoT 플랫폼에 연결됨
  • IoT 플랫폼은 연결된 IoT 디바이스들로 부터 수집된 정보를 저장, 분석, 처리하는 서비스를 제공함
• IoT 플랫폼은 센서, 컨트롤러 및 기타 장치에서 데이터를 수집하고, 처리한 후 결과를 최종 사용자에게 전송하는 데 사용되는 소프트웨어 툴 및 서비스의 통합이다 [4]

• IoT platforms originated in the form of IoT middleware, which purpose was to function as a mediator between the hardware and application layers. Its primary tasks included data collection from the devices over different protocols and network topologies, remote device configuration and control, device management, and over-the-air firmware updates. [5]

  

• 다양한 IoT 플랫폼의 정의에 대해서 조사해 봅시다.

3.3 개방형 IoT 플랫폼이란?

• 정의
  • IoT 플랫폼을 기술과 비즈니스 측면에서 공유할 수 있도록 오픈하는 것이다. [2]
• 장점
  • 개방형 IoT 플랫폼은 일반 기업이 내부적으로 사용하는 IoT 플랫폼과는 다르게 특정 서비스나 디바이스에 종속되지 않으며, 어떠한 디바이스나 서비스 또는 솔루션이든 사용자의 목적에 적합하게 사용자가 원하는 형태로 구성하여 사용할 수 있다.
• 개방형 IoT 플랫폼의 주요 기능
  • 표준화된 디바이스 연결: 다양한 형태의 Things를 쉽게 연동할 수 있는 기능을 제공
  • 디바이스와 앱의 공유: 플랫폼에 연결된 다양한 디바이스와 앱을 상호 공유할 수 있음
  • 이벤트와 규칙 처리 기능: IoT Things에서 수집된 정보를 기반으로 다양한 이벤트, 룰 처리가 가능
  • SDK, Open API 제공: 서비스 개발을 위한 SDK, Open API 제공
• 필요성
  • 손쉬운 IoT 서비스를 개발할 수 있는 환경을 제공하여 비즈니스에 대한 접근성을 높이는데 필요하기 때문이다. 즉, 간단한 아이디어 만으로도 쉽게 IoT 서비스를 개발할 수 있다.
    • IoT 인프라 구축에 대한 부담 해소
    • 심플한 비즈니스 아이디어만으로 서비스를 손쉽게 개발
    • 즉시 사용 가능한 IoT 서비스 기반 제공
    • 다양한 파일럿, Demo, PoC등의 개발이 가능
    • IoT와 관련된 글로벌 표준 기술을 즉시 사용 가능

3.4 IoT Platform 아키텍처 [6]

1. Connectivity & normalization: brings different protocols and different data formats into one “software” interface ensuring accurate data streaming and interaction with all devices.
2. Device management: ensures the connected “things” are working properly, seamlessly running patches and updates for software and applications running on the device or edge gateways.
3. Database: scalable storage of device data brings the requirements for hybrid cloud-based databases to a new level in terms of data volume, variety, velocity and veracity.
4. Processing & action management: brings data to life with rule-based event-action-triggers enabling execution of “smart” actions based on specific sensor data.
5. Analytics: performs a range of complex analysis from basic data clustering and deep machine learning to predictive analytics extracting the most value out of the IoT data-stream.
6. Visualization: enables humans to see patterns and observe trends from visualization dashboards where data is vividly portrayed through line-, stacked-, or pie charts, 2D- or even 3D-models.
7. Additional tools: allow IoT developers prototype, test and market the IoT use case creating platform ecosystem apps for visualizing, managing and controlling connected devices.
8. External interfaces: integrate with 3rd-party systems and the rest of the wider IT-ecosystem via built-in application programming interfaces (API), software development kits (SDK), and gateways.

3.5 IoT 플랫폼 사용 사례 [7]

사용사례 1: Smart washing machine의 누수 방지 기능

3.6 다양한 IoT 플랫폼 제품들

• IoT Maker
• ThingPlug
• Thing+
• AWS IoT
• Microsoft Azure IoT Hub
• Google Cloud IoT
• ThingSpeak
• Ubidots
• Thingwork

에필로그

• 데이터 및 연결된 서비스는 IoT 플랫폼의 진정한 가치입니다 [6]

참고자료

1. 사물인터넷(IoT)을 구현하려면 무엇이 필요한가요?, https://blog.lgcns.com/818

2. 김진수, 4차 산업혁명을 시작하는 기술 IoT 플랫폼, pp.143-145 광문각

3. IoT 도입의 필수 요소 'IoT 플랫폼', http://www.epnc.co.kr/news/articleView.html?idxno=83017

4. Top Eight IoT Platforms to Watch in 2019, https://www.sam-solutions.com/blog/top-eight-internet-of-things-platforms/

5. What is an IoT platform, https://www.kaaproject.org/what-is-iot-platform

6. 5 things to know about the IoT Platform ecosystem, https://iot-analytics.com/5-things-know-about-iot-platform/

7. IoT Platforms - Central backbone for the IoT, https://iot-analytics.com/product/iot-platforms-white-paper/