칼럼

[토니 밀번의 스마트 커넥티드 시티] 스마트시티의 혈관 IoT, 정확도를 높여라

발행일시 : 2017-05-09 00:10
토니 밀번 유블럭스 기업 전략 부사장 <토니 밀번 유블럭스 기업 전략 부사장>

스마트시티에서는 무선통신 기술이 매우 중요하며 그런 점에서 IoT는 스마트시티의 혈관과 같다. 스마트시티 구현을 위해서는 실시간 통신, 저비용, 저전력 프로세싱, 주변 여건의 탐지 및 타임 스탬프(time stamp), 정밀한 위치 확인 및 위치 탐지 등의 기술이 필요하다.

전후방으로 데이터를 수집하는 것도 중요하지만, 센서 데이터에 관련 위치 및 시간 정보를 통합하여 풍부한 맥락의 경험 정보를 제공해야 한다. 애플은 블루투스용 iBeacon을 개발하여, 근접도 경보를 제공하려 했지만, 정확도가 낮고 1m 미만의 해상 범위 구현을 할 수 없었다. 이 기술은 수신신호 강도 표시기(RSSI)를 이용하여, 범위를 판단하고자 했지만, 간섭과 흡수 때문에, RSSI는 잘못된 정보를 전달하였으며, 거리가 증가되면서 산출 정보의 품질도 점점 낮아졌다.

센티미터 수준의 정확한 위치 탐지를 하려면 신호도래각 기반의 계측이 더 효과적이다.(그림 1 참고).

그림 1. Where(장소)에 관한 정보를 추가하면, GNSS 기반의 게이트웨이는 신호도래각, RF 핑거프린팅 및 time-of-flight 분석 등을 채택한 근거리 무선 기술과 결합되어 확산될 수 있다. <그림 1. Where(장소)에 관한 정보를 추가하면, GNSS 기반의 게이트웨이는 신호도래각, RF 핑거프린팅 및 time-of-flight 분석 등을 채택한 근거리 무선 기술과 결합되어 확산될 수 있다.>

한 패킷이 전송 측에서 수신 측에 이르기까지의 시간을 측정하는 ToF over Wi-Fi 기술은 30cm 미만의 정확도를 보였다. 응급 관련 직무자 및 혈액과 같은 자산의 관점에서 볼 때, 결합 이동, 추적 온도 및 정확한 위치 데이터는 삶과 죽음을 뒤 바꿀 수 있는 중요한 문제가 될 수도 있다.

더 높은 위치 정확도는 실시간 이동정밀측위(RTK) 기술로 구현할 수 있다. 이 기술은 전송 및 수신된 UHF 무선 신호 간의 상차를 사용하여, 센티미터 급의 정확도를 가진 위치를 추출한다.

설계자들은 이 데이터를, 높은 정확도의 GPS 게이트웨이가 제공하는 타임 스탬프와 결합할 수 있다(그림 2 참고). 이러한 게이트웨이가 고비용의 전용 장비일 필요가 없다. 스마트폰이 정보를 제공할 수 있고, 해당 데이터를 다양한 무선 또는 유선 인터페이스를 이용하여 클라우드에 연결할 수 있다.

그림 2. When(시점)에 관한 정보를 획득하여, GNSS 기반의 타임 스탬프는 나노초 단위의 정확도를 구현할 수 있다. 기타 기술로는 PTP, NTP 및 time-of-flight 등이 있다. <그림 2. When(시점)에 관한 정보를 획득하여, GNSS 기반의 타임 스탬프는 나노초 단위의 정확도를 구현할 수 있다. 기타 기술로는 PTP, NTP 및 time-of-flight 등이 있다.>

기타 포지셔닝 기술에는 알려진 Wi-Fi 접근점 또는 셀룰러 타워로부터 RF 경로를 매핑하여, 휴대 전화의 위치를 파악하는 핑거프린팅 등이 포함된다.

커넥티드 시티의 보안
시스템 간의 연결이 확대됨에 따라, 중요 데이터 또는 서비스에 접근을 제공할 수 있는 잠재적 공격 대상의 수 또한 급증하게 된다. 따라서 양호한 보안 유지의 중요성은 아무리 강조해도 지나치지 않는다. 센서에서 말단 애플리케이션에 이르는 트러스트 체인을 반드시 구축해야 한다(그림 3 참고).

그림 3. 네트워크 상에 존재하는 노드의 수가 증가함에 따라, 공격 대상의 수 또한 증가하게 된다. 따라서 모든 노드들은 유블럭스가 보안 설계의 5대 축으로 지정한 트러스트 체인을 구성하도록 반드시 보호되어야 한다. <그림 3. 네트워크 상에 존재하는 노드의 수가 증가함에 따라, 공격 대상의 수 또한 증가하게 된다. 따라서 모든 노드들은 유블럭스가 보안 설계의 5대 축으로 지정한 트러스트 체인을 구성하도록 반드시 보호되어야 한다. >

안전한 IoT의 5대 축은 다음과 같다.
① 장치의 펌웨어 및 시큐어 부트(secure boot)
② 서버와의 통신
③ 인터페이스 보안
④ API 제어 실시
⑤ 스푸핑/재밍의 처리를 포함하는 강건성

물론 보안은 시스템이 구동 중인 경우에만 해당되며, 커넥티드 시티의 일부인 원격 무선 탐지 노드(가로등 제어기에서부터 오염 및 화학물질 모니터링 장치 등에 이르기 까지 다양한 장치)에 전원을 공급하기 위해서는 새로운 사고의 전환이 필요하다. 이는 진동, 태양열, 압력 및 열 경사(thermal gradients)와 같은 주변의 전력원에서 에너지를 수집하는 방안에 대한 관심을 불러 일으키고 있다. 스마트 운동 장비까지 에너지 원으로 고려되고 있는데, 사이클 선수들은 자신이 착용 및 장착한 장비에 직접 전원을 공급하기도 한다.

커넥티드 시티는 여전히 진화하고 있다. 개선된 보다 효율적인 도시 서비스들에 대한 잠재력은 이미 현실화 되는 중이다. 사회적 내비게이션 앱과 같은 상향식의 유기적 노력부터 인프라 차원의 구축과 같은 하향식 조치에 이르기까지, 설계자 및 제조사의 손에 달린 기술, 모듈, 소프트웨어 및 에코시스템을 이용하여 더 새롭고 더 스마트한 시스템을 구현할 수 있는 기회들이 있고, 이를 적용하기 위한 무한한 상상력이 열려 있다.

토니 밀번 유블럭스 기업 전략 부사장

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