정보기술대학

제2장 유비쿼터스 환경

2013. 08. 02

정보기술대학

컴퓨터미디어융합학과

목 차

2.1 유비쿼터스 개요 2.2 유비쿼터스 기술 2.3 유비쿼터스 시스템

익힘 문제

2.1 유비쿼터스 개요

Why Ubiquitous?

컴퓨터 서비스를 언제 어디서나 쉽게 활용하려는 요구.

유비쿼터스 시대 배경

컴퓨터 기능의 고도화: 다양한 용도, 고성능 컴퓨터 장치의 소형화: 휴대 가능

통신 기술의 발달: 전 세계를 연결 컴퓨터 가격의 저렴화: 대중화

2.1 유비쿼터스 개요

인간 발달의 특징?

두뇌혁명으로 시작하여 지속적인 진화.

물리적인 발전에서 정보화/정신 문화 발전으로

Homo Faber 공작인?

인간의 본질은 물건을 만들고 도구로 사용하는 것 도구를 사용하고 개발하는 인간

System?

요소들의 집합이 하나의 통일적인 전체를 이루는 것.

공동의 목적을 달성하기 위하여 기능하는 요소들의 집합.

복잡한 도구.

2.1 유비쿼터스 개요

인간 사회의 발달

산업혁명 정보혁명

두뇌혁명 농업혁명

수 수 수 수

수 수 수 수 수 수 수 수

수 수 수 수 수 수

200년

수 수 수수 수 수수 50년

400만년

10,000년

조 건 내 역

안 보이는 컴퓨팅 컴퓨터인지 모르고 쉽게 활용할 수 있어야 연결된 컴퓨팅 컴퓨팅 기기가 내장된 사물들의 연결

조용한 컴퓨팅 인간과 기계의 원활한 상호작용

실 세계 컴퓨팅 가상공간이 아닌 실제 생활에서 구현

유비쿼터스

원조: MIT의 네그로폰테, Xerox의 Mark Weiser, 노무라 연구소의 무라카미 데루야스

유비쿼터스 컴퓨팅의 기반

순서 조건 내 역

1 편재성 내장 기기의 분산 배치 및 연결 2 이동성 이동과 휴대 가능 기기

3 현장성 현장에서 정보 수집과 조치 실행

유비쿼터스 환경

언제 어디서나 사용자에게 필요한 정보와 서비스를 쉽게 제공하는 환 경

유비쿼터스 환경의 조건

유비쿼터스 환경의 변화

현장성 In Field

현재 Computing

유비쿼터스 Computing

이동성

편재성 Computing

편재성 이동성

Computing

2.1 개요

유비쿼터스 환경의 구성

공간 개념: 물리공간, 전자공간.

물리공간을 전자공간에 연결하여 물리공간을 통제하고 활용

network

전자공간

도로

다리 강

자동차 세탁기

안경

기계

건물

유비쿼터스공간

비교 사항 유비쿼터스 가상현실

대상 세계 현실 세계 강화 - 실물 세계

가상 세계 강화 - 가상 세계

컴퓨팅 속성 컴퓨팅의 유틸리티화 컴퓨팅의 감성화 컴퓨팅 특징 편리하고 쉬운 컴퓨터 실감나는 컴퓨터

공간 적용 전자공간을 물리공간에 물리공간을 전자공간에 사물 관리 칩을 사물에 내장 사물을 객체로

유비쿼터스 환경과 가상현실 Virtual Reality 의 비 교

가상현실: 컴퓨터를 이용하여 가공의 상황이나 환경을 만들어서 감각적으로 실제처럼 상호작용하도록 만들어주는 기술

2.1 개요

유비쿼터스의 특징:

5C: 기반조건

구 분 내 용 내 역

5 C -전제 조건-

Computing 모든 사물에 컴퓨팅 기능이 내장

Communication 모든 사물들이 통신 네트워크에 연결 Connectivity 사물들이 끊임없이 정보 시스템에 접속

Contents 네트워크로 연결된 영역의 컨텐츠를 자유롭게 접 근

Calm 모든 정보와 서비스를 자연스럽게 제공

유비쿼터스의 특징

5Any : 서비스 원칙

구 분 내 용 내 역

5 Any (서비스

원칙)

Anytime 언제든지 정보와 서비스 가능 Anywhere 어느 곳에 위치하든지

Anynetwork 어느 형태의 네트워크든지 Anydevice 어느 형태의 장치든지

Anyservice 어느 서비스든지

유비쿼터스의 특징

3 Always : 운영조건(항상성)

구 분 내 용 내 역

3 Always (운영 조건)

Always-on 항상 사물들이 네트워크에 접속 가능 Always-aware 항상 현장의 상황을 인식 가능

Always-proactive 항상 능동적으로 서비스를 제공

2.1.2 ^{유비쿼터스 사회}

1) 이상적인 서비스 환경

이상적인 서비스 유형

서비스 유형 기 능 비 고

인간 중심 서비스 쉽게 사용할 수 있는 서비스(기기 미인식)

실시간 서비스 대기 시간이 최소화된 서비스 금융 서비스

실감나는 서비스 가상적이지만 현실 같은 서비스 증강현실 등

적응형 서비스 현장의 상황에 따라 달라지는 서비스 날씨, 시간 등

2.1.2 유비쿼터스 사회

2) 유비쿼터스 이상 사회

(1) Smart Dust Project

UC 버클리대학. 1mm² 크기 모듈

(2) 생각하는 사물 Project

MIT Lab. 지능화된 서비스 (3) CoolTown Project

HP. 미래 도시 모델, ub city

2.2 유비쿼터스 기술

유비쿼터스 기술 분류 1) 요소 기술

유비 시스템의 개별 장치와 기능 구축에 소요되는 기술.

ex. 센서, 프로세서, 통신, 인터페이스, 보안 기술 등

2) 기반 기술

시스템 구축에 폭넓게 적용되는 기술.

ex. 하드웨어 기술, 소프트웨어 기술, 접근 기술 등.

2.2 유비쿼터스 기술

유비쿼터스 기술의 진화

- 소형화, 지능화, 무선화, 저렴화, 다기능화(융합형)

기 기 기 기 기

기 기 기 기 기 Computing

기기 기 기기 기기 기기

기 기 기 기

기 기 기 기 기 , 기 기 기 , 기 기 기 , 기 기 기 기 기 기

기 기 기 기 기

기 기 기 기

기 기 기

2.2 유비쿼터스 기술

유비쿼터스 요소 기술

요소 기술 종류 기 술 내 역

센서 기술 유비쿼터스 시스템에 정보를 입력하기 위한 기술 프로세서 기술 자료를 분석하고 판단하기 위한 처리 장치 기술

통신 기술 컴퓨터와 각 기기 간의 정보 교환 장치 기술

인터페이스 기술 사람과 기기 등 모든 개체 간의 유연한 소통을 위한 기술

보안 기술 장치와 정보를 보호하기 위한 기술

2.2 유비쿼터스 기술

센서 기술

sensor 감지기 :

물리 에너지를 전기 신호로 바꿔주는 정보 탐지장치 ex. 온도, 농도, 빛, 충격, gas,,,,

센서 노드

프로세서

TRON(The Real-time OS Nucleus): 일본 전자공업진흥협회

센 서

프로 세서

사물

통 신

2.2 유비쿼터스 기술

통신 기술

인터페이스 기술: HTI, TCI, HCI,,, 보안 기술: 암호화, 인증, 서명,,,

기술 구분 IPv4 IPv6

주소 길이 32비트 128비트

주소 개수 약 32억 개 약 3.4*10³⁸개 보안 프로토콜 별도 설치 기본으로 제공

이동성 지원 곤란 용이

21

2.2 유비쿼터스 기술

유비쿼터스 기반기술

기반 기술 종류 기 술 내 역

SW 기반 기술

시스템 SW 컴퓨터 관련 자원을 관리하기 위한 SW 응용 SW 현실 문제를 해결하기 위한 SW

보안 SW 장치와 정보를 보호하기 위한 SW

HW 기반 기술

SoC 관련 기기를 소형화하고 다기능화 하기 위한 HW 기술

MEMS 초소형 기계 제작 기술

Nano 기술 나노 단위(10억분의 1m)로 초소형화하기 위한 기술

접근 기반 기술 각종 장비와 기기를 쉽게 연결하는 기술(LAN, WAN,,)

SoC: System on Chip: 칩형 시스템. 여러 가지 반도체 부품이 하나로 집적되는 기술 및 제품 MEMS: Micro Electro Mechanical System: 미세전자기계시스템

Nano 기술: 기존과 반대로 원자, 분자를 결합하여 미세 구조를 만드는 방식

2.2 유비쿼터스 기술

장치위주의 HW기술

HW 기술 종류 기술 내역

출력 기술 디스플레이 장치, 유기발광 다이오드 등 입는 장치 기술 몸 위에 입거나 머리에 쓰거나 하는 장치

입체 영상 기술 3D 영화관, 3D TV 등의 영상 기술

입력 기술 전자장갑, 번역기, 음성 인식기 등의 입력장치 기술 전원 기술 휴대용 전원장치에 관련된 기술

23

2.2 유비쿼터스 기술

2.2.3 유비쿼터스 기기

1) 스마트 카드: 전자 신용카드

- 메모리형: 자기테이프를 이용한 카드 - 프로세서형: IC칩을 내장한 카드

- 대화형: 양방향 통신을 지원하는 카드

신용카드 집적회로(IC) 스마트카드

1234 5678 0123 4567 Credit Bank

Credit Card

1234 5678 0123 4567 Smart Bank

Smart Card

24

2.2 유비쿼터스 기술

2) RFID Radio Frequency Ientification 주파수를 이용하여 사물의 ID를 식별하는 장치.

IC칩에 상품정보를 저장하고 안테나를 이용하여 무선으로 자료를 송신하 는 장치

우수성

- 여러 태그 인식: 고속 - 감지거리: 100m

- 수명

- 전자파: 투과성

- 인식 시간: 0.01-0.1초

RFID 태그 IC 칩

안테나

RFID 리더기

호스트 컴퓨터 RF 안테나

RFID 태그

인식

2.2 유비쿼터스 기술

2) RFID 적용분야

순서 적용분야 적용 내역

1 식품관리 IC칩에 식품의 제조사, 유효기간, 생산일자 등을 기록 2 보행자 유도 도로나 보행공간, 주소 표시판 등에 위치정보 제공 3 위조방지 사물의 정보가 내장된 IC 칩을 이용하여 위조방지 4 폐기물 관리 폐기물의 발생부터 폐기까지 전과정 실시간 추적관리 5 유 통 유통과정 실시간 추적 관리, 출하 및 오배송의 방지 6 교통안전 텔레매틱스 서비스 제공

7 도서관리 책마다 IC칩에 도서 정보를 기록하여 대출관리

2.2 유비쿼터스 기술

Barcode

굵기가 다른 막대를 이용하여 컴퓨터가 식별 가능한 코드.

재고관리, 판매관리 용도로 성장.

QR code

1차원의 바코드를 2차원으로 확대 적용한 코드.

스마트폰과 인터넷의 보급과 함께 성장

(b) 2차원 바코드(QR 코드) (a) 바코드

2.2 유비쿼터스 기술

3) USN: Ubiquitous Sensor Network

- 모든 사물에 센서를 초소형 무선장치에 접목하여 실시간으로 정보를 획득, 처리, 활용하는 네트워크 시스템

- 네트워크 주변의 모든 정보를 감지하여 전달.

RFID 포함

미 국방성에서 군사용으로 개발

클러스터 1

클러스터 2 센서 노드

게이트웨이 센서 노드

2.3 유비쿼터스 시스템

유비쿼터스 컴퓨팅 기술

Def.

센서를 통하여 정보를 인식하고, 프로세서를 사용하여 판단하며,

통신기술을 이용하여 다른 기기와 의사소통 하는 기술.

사용자들이 생활 환경 속에 존재하는 컴퓨터 장치들을 의식하지 않고 자연스럽게 사용하는 기술.

2.3 유비쿼터스 시스템

유비쿼터스 컴퓨팅 기술 발전 단계

1) 센서 확산 단계

센서 크기의 소형화, 저렴화, 대중화 보급

2) 센서 연결 단계

센서 노드들을 네트워크로 연결

3) 센서 정보 종합 단계

센서에서 입력되는 정보들의 종합적 활용

2.3 유비쿼터스 시스템

미니컴퓨터

PC

Many persons / one computer 워크스테이션

Few persons / few computers

one person / one computer

one person / few computers one person /

many computers

대형 컴퓨터 시대

소형 컴퓨터 시대 PC 시대

휴대기기 시대 내장기기 시대

2.3 유비쿼터스 시스템

유비쿼터스 시스템 구성

구성 요소 기 능 위 치

센서 Sensor 정보 수집, 처리, 통신 현장의 사물

네트워크 정보 송수신 모든 요소들 연결

분석 시스템 정보 분석 및 판단 정보 센터 작동기 Actuator 조치 실행 현장의 사물

작동기 : 시스템을 움직이거나 제어하는 기계장치.

공기압, 유압 등을 이용하는 구동장치

2.3 유비쿼터스 시스템

유비쿼터스 컴퓨팅 모델

기 기

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기 기 기 기

기 기

기 기

2.3 유비쿼터스 시스템

전형적인 유비쿼터스 시스템 구조

수 , 수 수 , 수 수 , 수 수 수

수 수 수 수

수 수 수 수

Server 수 수 수 수

Sensor

Actuator Sensing

Acting

수 수

수 수 수 수 수

수 수

수

현 장 정보센터

2.3 유비쿼터스 시스템

U-도서관 시스템 자료 흐름도

안테나

검색 반납기

도서정보 데이터베이스 안테나

단말기

검색용 단말기 사서용

사서용 단말기 대출

장치 인증

이용 자 정보

이용자 정보

도서정보

RF TagRF TagRF TagRF Tag

RF TagRF TagRF TagRF Tag 도 서정

보 , 위치

정보

자료

반납 정보

자료

도서관리 서버

서고 도서

이용자

2.3 유비쿼터스 시스템

유비쿼터스 디지털 융합

융합의 종류 기 능 비 고

시스템 융합 다양한 소규모 시스템 들을 융합

센서, 작동기, 분석 시스템, 네트워 크 등

네 트 워 크 융

합 다양한 유⁃무선 융합 LAN, MAN, WAN,,,

기기 융합 소형으로 융합 전화, 컴퓨터, 음악기기,

서비스 융합 다양한 서비스들을 사

용자 중심으로 융합 금융, 교육, 상거래,,