(7) 유비쿼터스 시스템의 구성요소

1) 유비쿼터스 네트워크 구성요소

 

● 차세대 이동통신망

    ; 초고속 이동 통신 기술은 유선 인터넷 (예: xDSL), 무선 인터넷 (예: 와이브로), 휴대폰 중심의 무선 인터넷 (예: HSDPA), 무선 랜 (예: WLAN, 블루투스, 지그비, UWB, WiFi, WiMAX) 등이 있다.

 

   ▪ HSDPA (High-Speed Downlink Packet Access, 고속하향패킷접속)

-         휴대폰 중심의 3.5세대 이동통신 기술의 하나인 HSDPA는 셀 반경 1~3Km 범위에서 시속 200Km 이상으로 이동 중에도 3세대 기술인 EV-DO 7배, WCDMA의 5배 수준인 최대 14 Mbps 속도로 인터넷에 접속할 수 있도록 해 줌

   ▪ 와이브로 (Wireless Broadband)

-         와이브로는 유선 인터넷이 갖는 접속 장소의 고정성, 휴대폰 인터넷의 상대적으로 늦은 속도와 비싼 요금, 무선 랜 인터넷의 공간 상 제약 등의 단점을 해소한 무선 인터넷 기술로서 2004년 말에 TTA (정보통신기술협회)에 의해 국가 표준으로, 2005년 말에는 국제 표준 (IEEE 802.16e)으로 채택된 통신 규격임.

-         와이브로는 셀 반경 1 Km 이내에서 시속 60~120 Km 정도로 이동 중에도 노트북, PDA, 휴대전화 등의 단말기를 통해 높은 속도 (하향 3Mbps, 상향 1Mbps)로 무선 인터넷에 접속할 수 있게 해 주는 기술을 말함.

 

● 광대역 통합망 (Broadband convergence Network)의 특징

   ▪ 광대역 통합망은 통신, 방송, 유/무선 인터넷 등을 통합하여 광대역 멀티미디어 서비스를 안전하게 제공할 수 있는 품질 보장형 통합 네트워크를 말한다. BcN이 완성되면 기존의 초고속 인터넷보다 50배나 빠른 50~100 Mbps 속도로 인터넷을 이용할 수 있게 된다.  

   ▪ BcN은 다음과 같은 특징을 갖는 통신망이다.

(1) 음성(통화), 데이터, 유/무선, 방송 등이 융합된 멀티미디어 서비스를 언제, 어디서나 편리하게 이용할 수 있게 해 줌

(2) 다양한 서비스의 이용이 가능하도록 표준화 된 개방형 네트워크

(3) 보안, 품질 보장 (Quality of Service), 무한대에 가까운 주소 (IPv6) 지원

    (4) 네트워크나 접속 단말기에 구애 받지 않고 끊김 없는 서비스를 받을 수 있다.

   ▪ BcN이 완성되면 다음과 같은 서비스가 고도화 되거나 추가로 제공될 수 있다.

-         정부: 전자정부, 전자투표, 사이버 국회, 간편한 민원처리

-         기업: e-비즈니스 (ERP, SCM 등)의 고도화, 영상전화를 이용한 화상회의

-         개인: HDTV, DMB, 멀티미디어 기반 TV 포탈 서비스, u-헬스, u-러닝

 

● 유비쿼터스 센서 네트워크 (USN: Ubiquitous Sensor Network)

   ▪ USN은 특정 상황이나 환경에 대한 센싱이 가능한 센서 (즉, Sensor Node)와 수집된 정보를 처리하는 프로세서, 그리고 데이터를 송수신하는 장치 (즉, Sink Node) 등으로 구성된 네트워크를 말한다. USN은 기존 네트워크의 기능인 노드 간의 커뮤니케이션보다는 원격지에 있는 정보를 수집해서 이를 상업, 공공, 군사, 과학, 의학 등을 위한 애플리케이션 (예: 지능형 홈, 공정 제어, 환경 감시, 정찰, 질병 진단)에 활용할 것을 목적으로 한다.

▪ USN은 우리나라 정통부가 제시한 용어로서 국제적으로는 무선 센서 네트워크 (Wireless Sensor Network)로 불린다.

▪ USN은 다음과 같은 단계를 거쳐 발전될 것으로 전망된다. (정보통신부 자료 참조)

(1)    개체 인식: 센서 (예: RFID 태그) 내의 정보를 읽기만 가능 ‘Read’

(2)    개체 이력관리: 센서 내의 정보를 읽고 쓰기 가능 ‘Read/Write’

(3)    환경정보 수집: RFID 태그에 다양한 센서 기능이 부가됨 ‘Sensing’

(4)    센서 간 통신: 센서 간의 탄력적인 통신이 가능해 짐 ‘Ad-hoc (임의) Network’

(5)    센서 제어: 다양한 센서들이 자율적 또는 사람의 개입에 의해 제어됨 ‘Control’

 

 

2) 유비쿼터스 플랫폼 구성요소

 

● 임베디드 (embedded) 소프트웨어

   ▪ 임베디드 소프트웨어란 전자제품이나 정보기기 등에 포함된 마이크로 프로세서 (또는 칩)에 내장되어 미리 정해진 특정 기능을 수행하는 소프트웨어를 말한다.

   ▪ 임베디드 소프트웨어(SW)는 그 기능에 따라 다음과 같이 분류할 수 있다.

(1)    임베디드 시스템 SW  (예) OS, 디바이스 드라이버, 임베디드 DBMS

(2)    임베디드 미들웨어  (예) 분산처리, 통신 지원, 정보자원 제어 또는 중개

(3)    임베디드 응용 SW  (예) 멀티미디어 재생기, 휴대폰 게임, 위치정보 제공

   ▪ 임베디드 소프트웨어는 다음과 같은 요건을 충족해야 한다.

    (1) 실시간 처리 지원   (예) 항공기 비행 제어

    (2) 고 신뢰성 보장     (예) 원자력 발전소 제어, 미사일 발사 제어

    (3) 최적화 기술 지원   (예) 칩의 경량화, 저전력화, 자원 효율성 등 지원

    (4) 특정 시스템 전용 - 범용 패키지 소프트웨어와는 사용 목적이 다름

    (5) 다양한 네트워크 및 멀티미디어 처리 기능 지원

    (6) 다양한 솔루션과 개발도구 제공

 

3) 유비쿼터스 어플라이언스

 

● 차세대 PC

   ▪ 차세대 PC란 타블릿 PC, PDA, 휴대용 게임기 등 휴대형 또는 착용형 (wearable)으로 만들어 진 PC를 가리키는 것으로서 기존 PC의 기능이 여러 개로 분산된 가운데 플랫폼 (HW, SW), 디스플레이, 저장장치, 전원장치, 통신장치, 사용자 인터페이스 등이 소형화, 착용화, 실감화, 지능화되고 인간 중심으로 설계, 제작된 것임 (그림 참조)

   ▪ 예를 들면, 차세대 PC의 플랫폼은 액세서리나 의복에 착용할 수 있도록 초소형, 초절전 구조가 되고 디스플레이는 안구의 움직임에 따라 화면 제어가 가능해 지며 전원장치는 2차전지, 태양전지 등 플렉시블 배터리를 채택하거나 궁극적으로는 인체의 자가발전을 활용하게 되고 통신장치는 근접 지역 내 통신으로 사용자 인터페이스는 5감 인식과 그에 따른 멀티 모달 (multi-modal) 정보처리를 지원하게 됨.

 

 

                                       [그림] 차세대 PC의 유형과 적용 분야

                     * 출처: 한국전산원,  IT 신기술 이슈 및 향후 적용방안, 2005. 8.

 

 

● RFID (Radio-Frequency Identification) 태그 (tag)의 구성

   ▪ RFID는 무선 주파수를 이용한 인식기술의 하나이며 RFID 태그는 바코드처럼 개체에 부착해서 개체의 속성 정보를 기록하고 읽을 수 있는 장치를 말한다. RFID 태그는 비닐, 플라스틱 등의 기판 (substrate) 위에 데이터를 기록할 수 있는 IC 칩과 내/외부와의 통신을 위한 안테나로 구성되어 있다. (그림 참조)

 

 

[그림] RFID 태그의 구성

 

   ▪ RFID 태그는 무선 주파수를 사용하므로 바코드와는 달리 리더기로부터 수 m 떨어진 곳에서도 읽을 수 있고 여러 개의 태그를 동시에 읽을 수 있으며 수록된 정보를 덮어 쓸 수도 있고 내구성이 높다는 등의 장점이 있다. 반면, 바코드에 비해 고가이고 금속이 있는 환경에서는 인식률이 떨어질 수 있으며 IC 칩 자체의 파손 가능성이 있다는 점 등이 해결되어야 할 과제이다. RFID 태그는 유비쿼터스 사회를 여는 선도 기술 중 하나로서 물류/유통, 제조공정 관리, 제품 이력관리, 고가품의 도난 방지 등 다양한 분야에서 활용이 확대되고 있다. (RFID의 응용에 대해서는 뒷부분에서 좀 더 구체적으로 다룰 것임.)

 

● RFID (Radio-Frequency Identification) 태그 (tag)의 유형

   ▪ RFID 태그는 그 특성에 따라 다음과 같은 여러 가지 유형이 있다.

     - 접촉식/ 비접촉식: 수록 정보를 읽기 위해 태그를 리더기에 접촉해야 하는지 여부

     - 수동형(passive)/ 능동형(active): 전원이 자체에서 공급되는지 여부

     - 저주파/고주파용: 사용 주파수 대역에 따라

   ▪ RFID 태그가 사용하는 주파수 대역

(1)    125∼135 KHz (ISO 18000-2): 축산물 유통이나 출입카드 등에 활용

(2)    13.56 MHz (ISO 18000-3): 신용카드, 교통카드 등에 활용

(3)    433.92 MHz(ISO18000-7): 컨테이너에 활용 (여기부터 능동형 태그 적용 가능)

(4)    860∼960 MHz (ISO18000-6): 물류/유통, 공급망 관리에 활용

(5)    2.45 GHz (ISO 18000-4): 전자문서, 여권 등의 위조 방지 등에 활용