임베디드 IoT

개요

IoT(Internet of Things)는 사물 인터넷으로 사물들이 서로 연결 되어 있다는 것을 의미한다.

각종 사물에 센서와 유/무선 통신 기능을 내장하여 인터넷에 연결하는 기술을 말한다.

이름에서도 알 수 있듯 IoT는 유무선 상관없이 인터넷에 연결되어야 한다.

 

 

활용 사례

IoT는 초기 대기업이나 전문 분야에 주로 사용되었다.

요즘은 임베디드 시스템의 소형화, 고성능화로 인해 일반인도 손쉽게 구현이 가능해 졌다.

• 스마트팜
• 스마트 팩토리
• 홈오토메이션
• 헬스케어
• 실버산업
• 운송
• 인공지능
• 무인공장
• 자율주행
• 웨어러블

위 분야 외에도 굉장히 많은 분야에 활용이 가능하다.

홈 IoT를 통해 내가 원하는 기능을 커스텀하여 내 집에 적용할 수도 있다.

실제로 삼성과 LG에선 관련 API를 제공하고 있다.

https://developer.smartthings.com/

Let's Build a Connected Future - SmartThings Developers

 

https://thinq.developer.lge.com/ko/

::: LG | ThinQ Developer Site :: ThinQ.Cloud Home

 

 

구성도

IoT는 기본적으로 3개의 구서우언이 존재한다.

• 메인 서버 : 서비스의 모든 데이터를 관리하는 서버
• 게이트웨이 : 엣지로부터 먼저 데이터를 받고, 메인 서버로 보내주는 중간 관리자 역할을 한다.
• 엣지 : 최말단에 있는 기기를 의미한다.

IoT는 하나의 서버에 각종 기기가 직접 연결된다고 생각하지만 그렇지 않다.

 

메인 서버와 엣지가 직접 데이터를 주고 받는다면, 엣지의 응답에 메인 서버가 계속 대기를 하게 되어 효율이 감소한다.

왜냐하면 엣지는 고장이 날 수도 있으며, 인터넷이 연결되지 않는 환경일 수도 있기 때문

따라서 엣지와 메인 서버 사이에 게이트웨이를 구성하여 중간 관리자 역할을 하게 된다.

 

 

인터넷 연결 방식

흔히 wifi를 통한 인터넷 연결이 IoT 연결의 전부라 생각하지만 그렇지 않다.

연결 방식은 환경에 따라 다르다, 유선을 사용하는 경우도 있으며, 무선을 사용하는 경우, 혹은 둘 다 사용하는 경우가 있다.

항상 최적의 성능을 낼 수 있도록 환경에 맞추어 고려해야 한다.

• 대표적인 무선 통신 기술 : Wifi / BLE / Zigbee 등
• 대표적인 유선 통신 기술 : UART / SPI / I2C / RS485 등

 

엣지 컴퓨팅

각 말단에 있는 장치(엣지)가 스스로 연산하고 동작하여 인터넷이 끊길 수 있는 환경에서도 원활하게 동작하고, 이후 인터넷에 재 연결이 되었을 경우 동기화를 진행하여 서버와 데이터를 통신하는 방법

 

Node / Edge Device부터 데이터를 받아 한 곳에서 클라우드와 통신한다.

 

(이미지 출처=innovationatwork.ieee.org)

 

 

실습

라즈베리파이5를 사용하여 IoT실습을 진행할 것이다.

사용할 HW/SW는 아래와 같다.

• 서버 : AWS IoT
• 게이트웨이 : 라즈베리파이5
• 엣지 : ESP32
• 가상화 : Node-RED