IoT
디지털(정보들을 수집하고 전달하고 모으고 처리하는 일련의 과정)과 피지컬(대상이되는 실제 환경, 대상)이 만나는 교차로
IoT는 연산, 통신, 그리고 피지컬(실제로 보고 만질수 있는)이 포함되어있는 것
IoT시스템의 동작 과정
1. 전면부에 있는 Physical Thing들이 데이터를 sensing
2. 그 데이터를 무선 네트워크 기술을 통해 gateway(데이터를 해석할 수 있는 디바이스)로 전달
3. 게이트 웨이가 전달받은 데이터를 모으고 저장
4. 클라우드 안에서 이 데이터를 처리하고 분석함으로써 시스템에 필요한 유의미한 정보를 뽑아냄
5. 이 유의미한 정보들은 도메인 전문가들이 필요한 액션을 취하게 도와줌
=> 결국 Things를 통해 분석된 유용한 데이터들은 많은 서비스(e.g. smart grid, smart lighting , ect)들을 구동시키는 연료가 된다
Things
기존에 존재하던 Object에 IoT의 요소들(센싱, 컴퓨팅, 통신)의 기능을 갖게하면 Thing이 될 수 있다.
Thing은 임베디드 시스템보다는 상위개념이며 4개의 주요 부분으로 이루어져있다.
- sensor & actuator
- Microcontroller - 데이터를 기억할 수 있는 메모리가 필요
- Communication unit
- Power supply - 주로 한정된 수명을 가지는 배터리
Thing은 다음과 같은 특징이 있다.
- 일반적으로 배터리를 내장하고 있으므로 에너지의 효율성을 고려해야함
- 일반적으로 사이즈가 작고 경제적으로 저렴하지만 컴퓨팅 능력에 한계점을 가지고 있다
=> Main design issue = 전력 소비량(Power consumption)
Sensor(감지기)
- 주변의 정보들을 감지하고 모으는 역할.
- 정보를 프로그램으로 가져오는 Input component
- 물리적으로 일어나는 현상들을 측정가능한 pulse형태로 바꿈
센서에 입력되는 값은 일정하지 않고 파란색처럼 왔다갔다하는데 이것을 노이즈라고 한다.
그래서 실제값과 측정값 사이에는 괴리가 있을 수 있기때문에 여러번 측정해서 측정값과 실제값 사이에 오차를 줄이는 Calibration 과정이 필요하다
Actuator(작동기)
- 실제 물리 시스템의 모드를 바꿔줌
- 실제 액션을 취하는 Output component
Microcontroller
- 컨트롤 시스템. 하나의 작은 CPU라고 할 수 있음
- 주변에 메모리나 여러 장치들과 연결할 수 있는 I/O 포트가 존재하고 이를통해 외부와 커뮤니케이션 가능
- 컨트롤 시스템을 사용하여 서버와 연결하지 않아도 자체적인 연산(Local control)수행 가능
- Thing마다 어떤 수준의 Microcontroller를 사용할지는 IoT 어플리케이션이나 서비스에 의해서 결정된다
Power supply
Thing은 전원 공급원으로 일반적으로 아래 세가지 옵션중 하나를 선택한다
- Main Electricity : 콘센트에 연결
- Batteries : 이동, 운반 가능(가장 많이 사용)
- Harvesting : 에너지를 스스로 충전. 태양전지 등등
Thing에서 에너지를 소비하는 요소들
- Microprocess
- 무선 통신 방식 - 에너지가 가장 많이 사용됨
- sensor & actuator
Thing이 맡은 일은 잘 하면서 에너지를 아껴야함
Duty Cycle
특정 주기동안 신호가 켜져있는 시간의 비율을 백분율로 나타낸 수치
신호가 켜져있지 않은 나머지 시간에는 Sleeping해서 에너지를 아낌
ex) 25% duty cycle이면 한 사이클에 1/4는 동작을 해야한다
결과적으로 배터리 사용시간을 늘리려면
1. 정확히 어떤 기능이 있는지 판단 후 순간적으로 off해도 무관한 것들을 구별
2. 남은 배터리 용량(Power budget)을 정확하게 판단
3. 1번과 2번에서 판단한 수치들을 가지고 기능들의 가중치를 따져서 에너지 분배
