1. 기술 개요
❍ Time Sensitive Networking 기능을 제공을 위한 802.1Qbv 표준기반 복수 Queue 제어 및 네트워크 이중화를 위한 PRP 기능을 제공하는 이더넷 MAC
❍ 다종의 산업용 인터페이스를 모듈 형태로 수용하는 IIoT/Edge 게이트웨이
❍ IIoT/Edge 게이트웨이를 위한 마이크로서비스 기반의 엣지 컴퓨팅 소프트웨어 프레임워크
2. 기술 특징 및 주요 산출물
기술개발 결과물 특징 및 주요 성과
[시스템 개요도]
Ÿ 주요 기술 및 특징
- ModbusTCP/RTU, WiFi, Analog, Video (USB) 인터페이스를 통한 다종의 데이터 수용
- TSN 기능 제공을 위한 802.1Qbv 표준기반 복수 Queue 제어 - 네트워크 이중화를 위한 PRP 기
능을 제공하는 이더넷 MAC - 데이터의 실시간 분석 및 전달을
위한 Any device to any cloud의 SW 프레임워크 지향
- 대용량의 고속 데이터 처리를 위 한 규칙기반 데이터 처리 마이크 로서비스
[모듈형 게이트웨이 H/W 시작품]
[엣지컴퓨팅 S/W 프레임워크]
- 대량의 엣지 시스템을 위한 Kubernetes 기반의 유연한 마이 크로서비스 관리
- 시계열 DB인 Prometheus와 시각 화를 위한 오픈소스인 Grafana에 기반한 엣지 시스템 모니터링 및 데이터 시각화
Ÿ 기술 성능
- IEEE 802.1AS 규격을 준수하는 0.1us 미만의 시각동기 정밀도 기능 제공
- ModbusTCP/RTU, WiFi, Analog, Video(USB) 인터페이스를 통한 데이터 취득/분석 가능
Ÿ 기술 확산전략 및 성과 - 기술이전 2건 달성
ü 실시간 데이터 취득을 위한 필드정합 인터페이스 기술 (주식회사 비엠티)
ü 데이터 처리 엣지 컴퓨팅 엔 진 (주식회사 일주지앤에스) - 2019 중국 염성시
한중투자무역박람회에 전시출품을 통한 기술 홍보 및 사업화 추진
개술개발 내용
<세계수준과 기술비교>
성과지표
(주요성능 Spec) 단위 ETRI(`19) 세계최고수준 (국가/기관) 시각동기정밀도 us < 0.1 (0.03*) < 1 (0.1) (미국, Cisco)
수용 필드버스 수 종 3 1~2
(미국, ADVANTECH) * 주) Q-mark 시험 결과 (2019.10.10.)
Ÿ 정밀시각동기 기술 개발
- IEEE 802.1AS와 호환되는 PTP(Precision Time Protocol)용 고정밀/고신뢰 실시간 통신 기술 개발
- 이더넷 네트워크상에서 ±0.015us의 정밀도를 갖는 정밀시각동기 IP 기술 확보
<SoC-FPGA기반 정밀시각동기 MAC 시험환경 및 시각동기정밀도 측정 결과>
Ÿ 복수 Queue 전송제어 기술 개발
- IEEE 802.1Qbv 기반 이더넷 프레임의 Queue 분류 및 전송제어 기술 개발 - 이더넷 네트워크상에서 end-station 전송 패킷의 VLAN태그기반 대역운용 기술
확보
- 정밀시각동기(PTP) 운용을 통한 정밀한 이더넷 프레임 전송제어 기술 확보
<복수 Queue기반 이더넷 프레임 전송제어 장치 구조>
Ÿ TSN Gateway 필드 버스 수용 H/W 개발
- RS485 인터페이스를 통해 데이터를 취합할 수 있는 게이트웨이 디바이스 모듈 개발
- 동시에 복수개의 장치로부터 데이터를 취합 가능한 인터페이스 구조 개발 - 전력센서 연동을 통한 27개 전력데이터(센서당) 동시 수신 및 게이트웨이 연동
<RS485 인터페이스 – TSN Gateway 간 통신 시험 환경 및 결과>
Ÿ IIoT/Edge 게이트웨이를 위한 마이크로서비스 기반의 엣지 컴퓨팅 소프트웨어 프레임워크 (Tedge)
- 데이터를 취득하기 위한 디바이스 마이크로서비스, 데이터를 저장하거나
공통된 구조로 변경하여 다른 마이크로서비스로 전달하는 코어 데이터 마이크로서비스 및 엣지 시스템에 데이터를 저장하기 위한 데이터 저장 마이크로서비스, 데이터를 분석하기 위한 인공지능 추론 엔진 및 규칙기반 데이터 처리를 포함한 엣지 컴퓨팅 마이크로서비스, 외부 클라우드 접속 마이크로서비스 등으로 구성
- 마이크로서비스의 조합을 통해 현장의 다양한 비즈니스 요구에 유연하게 대응이 가능하며, FPGA나 GPU, CPU 기반의 인공지능 추론 엔진을 이용한 데이터 분석 마이크로서비스를 통해 데이터의 실시간 분석 및 전달이 가능
<Tedge 소프트웨어 프레임워크 구조>
- 마이크로서비스의 동작상태 확인 및 게이트웨이의 효율적인 리소스 성능 개선을 위한 모니터링 기술 개발
ü Prometheus/Grafana 기반 게이트웨이 리소스, 마이크로서비스 리소스 및 취 득 데이터 시각화/모니터링
ü Pull 방식을 통해 중앙 서버에서 주기적으로 게이트웨이에 접속해 데이터를 가져오는 방식
ü 특정 정보를 반복적으로 기록하며, 이를 가공해 다양한 정보 활용 가능
<게이트웨이 모니터링 기술>
- 대량의 게이트웨이에서 동작하는 마이크로서비스들을 관리하고 배포하기 위한 쿠버네티스 기반의 관리 및 배포 솔루션 기술 개발
ü 클러스터 단위 기준의 마이크로서비스 배포 관리
ü 오류가 발생한 마이크로서비스에 대한 자동화된 복구 및 롤백 기능 ü 운영 환경에 대한 유연성 제공
ü 접근 권한의 차등적 제공에 따른 사용자 관리
<마이크로서비스 관리 및 배포 기능>
Ÿ FPGA기반 저지연 의사결정 기술 개발
- 시리얼통신에서 수신 데이터스트림의 물리계층 모니터링을 통한 저지연 데이터
처리 기술 개발
- 물리계층 데이터 모니터링을 이용한 저지연 이벤트 추적 및 알람 기술 확보
<FPGA기반 저지연 의사결정 장치 구조>
주요 산출물
§ Q-mark 인증서 : 3건 (2019-7203, 2019-7204, 1건 12월 예정)
§ 특허 : 국제특허 등록 2건, 국제특허 출원 1건
§ 프로그램 등록증 : 7건
§ 논문 : 국제학술대회 1건, 국내학술대회 2건
§ 기술이전 : 2건
§ 시제품 : 1건