IT, 과학

삼태성 2013. 6. 3. 20:06

 

사물지능통신(M2M/M2M/WoT) 표준화 동향


 

개요

사물지능통신이란 Machine-to-Machine(이하 M2M)이라는 의미로 모든 사물에 센서ž통신 기능을 부과하여 지능적으로 정보를 수집하고, 상호 전달하는 기술을 의미한다. 그리고 표준화 단체마다 사물지능통신을 M2M, MTC(Machine Type Communication), M2M(Internet of Thing), WoT(Web of Thing) 등으로 명명하고 있다.


현재 우리 주변에서 흔히 사용하고 있는 M2M 서비스들은 어떤 것이 있을까? 가장 흔하게 사용하는 것은 RFID 방식의 교통카드, 편의점에서 가격정보를 읽는 바코드 외에도 택배 배송 추적, ATM 기기, 네비게이션 등과 산업현장에서 가로등 원격 제어, 교량/댐 안전관리, 공장/설비 관리 등 다양한 분야에서 사용하고 있다.


이처럼 M2M 기술은 정보통신기술의 10년간 발전과정에서 이미 우리 실생활과도 밀접하게 이용되고 있으며, 관련 기술과 표준화 작업이 꾸준하게 진행 중이다.


국내 이동통신 3사들 역시 포화된 Person-to-Person 수익 모델을 극복하기 위하여 M2M 사업에 적극적으로 사업을 추진하고 있으며, M2M 국제표준기술에 기반한 개방형 M2M 플랫폼을 구축하여 API를 공개하고 있다. 

 


 

 

SK텔레콤의 개방형 M2M 플랫폼 구조



이와 같이 이동통신시장에서 핵심 키워드로 떠오르고 있는 M2M의 기술 표준 동향 및 전망을 3GPP 표준을 중심으로 살펴본다.  


 


 

제목M2M 용어 정의 및 요구사항

현재 다수의 국제 표준화 기구에서 M2M과 유사한 개념의 용어들을 사용하고 있다. ETSI는 M2M, 3GPP는 MTC, ITU-T의 경우에는 IoT 혹인 MOC라는 용어를 사용하고 있으나 대다수 유사한 개념을 적용하고 있다.


 


 

 

용어

사용 단체

정 의

M2M

ETSI

인간의 직접적인 개입이 꼭 필요하지 않은 둘 혹은 그 이상의 객체 간에 일어나는 통신

M2M

IEEE

가입자 장치(Subscriber station)와 기지국(Base station)을 거쳐 코어-네트워크에 위치하는 서버 간의 정보 교환 혹은 가입자 장치 간 인간의 개입 없이 발생하는 정보 교환

MTC

3GPP

인간의 개입이 꼭 필요하지 않는 하나 혹은 그 이상의 객체가 관여하는 데이터 통신의 형태

IoT

ITU-T

모든 사물에까지 네트워크 연결을 제공하는 네트워크의 네트워크

IoT

CASAGRAS*

데이터 수집과 통신기능을 통하여 물리적 객체와 가상의 객체를 연결해주는 글로벌 네트워크 기반구조

MOC

ITU-T

인간의 직접적인 개입이 최소한으로 요구되거나, 혹은 요구되지 않는 둘 혹은 그 이상의 객체 간의 통신

USN

ITU-T

센서가 수집한 정보를 상황인식 기능에 의하여 처리한 후 때와 장소, 대상을 불문하고 지식 서비스를 제공하는 현존하는 물리적 네트워크 상의 개념적인 네트워크

*EU FP7, Coordination And Support Action for Global RFID-related Activities and Standardization (CASAGRAS)

 



 

ETSI TS 102.689 규격1에서는 M2M 서비스의 일반적인 요구사항, 관리, M2M 서비스를 위한 기능 요구사항, 보안, Naming 및 Addressing 요구사항 등을 정의하고 있다.  다음은 일반적인 요구사항이다. 

  • M2M Application communication principles 
  • Message Delivery for sleeping devices
  • Delivery modes/Message transmission scheduling
  • Message communication path selection
  • Communication with devices behind a M2M gateway
  • Communication failure notification/Scalability
  • Abstraction of technologies heterogeneity
  • M2M Service Capabilities discovery and registration
  • ŸM2M Trusted Application/Mobility/
  • ŸCommunications integrity 
  • ŸDevice/Gateway integrity check/Continuous connectivity
  • ŸConfirm‍/Logging/Anonymity/Time Stamp
  • Device/Gateway failure robustness
  • ŸRadio transmission activity indication and control
  • ŸOperator telco capabilities exposure
  • Location reporting support/Support of multiple M2M Applications 

 



 

3GPP MTC 표준화 현황

ETSI와 3GPP에서의 M2M 표준화 분야가 다소 상이하다. ETSI는 데이터의 처리 및 관리 등을 중심으로, 3GPP IEEE, IETF는 데이터의 전달을 중심으로 표준화를 진행하고 있다.


표준화 단체별 중심 분야 [출처: KT, KrNet 2012 발표 자료]

 


MTC 표준화를 위해서 SA(Service & Architecture), CT(Core Network & Terminal), RAN(Radio Access Network), GERAN(GSM EDGE RAN) 등의 어려 TSG(Technical Specification Group) 내에 여러 WG(Working Group)들이 참여하고 있다.

 

 

 

3GPP M2M 표준화 관련 규격 및 참여 그룹




3GPP MTC 표준화 상황 및 일정 (2012년 4월 기준)


Rel-10 NIMTC (Network Improvement for MTC)

3GPP TS22.368 (Service Requirement for MTC) 규격에서는 MTC를 위한 요구사항을 정의하고 있다.


 

구분

요구사항

개 요

Common Service Req.

MTC device triggering

MTC Server와의 통신 시작을 위한 MTC device의 트리거링

Addressing

Public address 도메인의 MTC server와 Private address도메인의 MTC device 간 통신을 위한 MTC device의 주소 획득

Identifier

ME와 MTC subscription 식별

Charging requirement

MTC device 또는 MTC device의 그룹 단위의 과금

Security requirement

MTC communications을 위한 보안

Remote MTC device management

원격에 설치된 MTC Device의 관리(e.g. OMA DM)

Specific Service Req.

Low mobility

고정되거나, 이동하는 빈도수가 낮거나, 한정된 지역만을 이동하는 MTC device 고려

Time controlled

정해진 시간 동안에만 data를 송/수신하는 MTC application을 고려

MTC monitoring

MTC Device와 관련된 event들의 모니터링

Time tolerant

Data의 실시간 전송이 아닌, 지연 전송이 가능한 MTC Device 고려

Packet Switched (PS) only

Packet switched service 만을 사용하는 MTC device 고려

Small data transmission

적은 양의 data만을 전송하는 MTC Device 고려

Mobile originated only

발신 전용 MTC device 고려

Infrequent mobile terminated

수신이 별로 없이 주로 발신을 위한 MTC device 고려

Priority alarm message

비상 상황에서 긴급 알람 메시지를 전송하는 MTC Device고려

Secure connection

MTC Device와 MTC Server 간에 보안된 연결 설정을 요구하는MTC device 고려

Location specific trigger

MTC application이 device의 위치를 파악하여 특정 지역에 위치한 MTC device를 트리거링

Network provided destination for Uplink data

MTC device로부터 전송되는 모든 data가 network이 제공하는 특정 주소로 전달되는 형태의 MTC application 고려

Infrequent transmission

Data 송/수신이 거의 없는 MTC Device 고려

Group based MTC feature

그룹을 형성한 MTC device 고려

 



 

Rel-11 SIMTC (System Improvement for MTC)

Rel-11 SIMTC에서는 통신사업자들의 요구사항을 수용하여 MTC application server가 먼저 MTC device 응용의 시작 및 정보 수집 등을 요구할 수 있도록 새로운 네트워크 구조를 제시한다. 

 


3GPP의 MTC Architecture Reference Model


MTC 관련 망 요소들의 주요 기능은 다음과 같다. 


  • MTC Device : MTC 기능을 가진 이동 단말에 해당되며, Um, Uu 등과 같은 기존의 셀룰라 인터페이스를 통해 네트워크에 접속

  • MTC Service Capability Server : 이동통신 네트워크 자체와 통신을 하거나 이동통신 네트워크를 통해 MTC device와 통신을 하는 서버로, MTC application server로의 접근을 위한 인터페이스를 제공하며, MTC 서비스 플랫폼에 해당한다

  • MTC Application Server : MTC device와의 연계를 통해 응용을 수행하는 서버

  • MTC-IWF : 외부 네트워크에 위치하는 MTC service capability server와 이동통신 네트워크 노드들 사이에 trigger 요청을 중계하는 역할 담당하는 신규 망 요소


이들 망 요소 중 3GPP에서 새롭게 정의한 MTC-IWF에서 처리하여야 할 주요 기능들로는 “Online Device Triggering”과 “Address and Identifier”가 있다. 



* online Device Triggering

MTC Device가 아닌 MTC Application Server가 먼저 Trigger를 요청하는 방식은 (1) MTC Service Capability Server를 거쳐서 요청하는 방식과 (2) MTC Service Capability Server를 거치지 않고 이동통신망에 직접 요청하는 방식을 정의하고 있다. 

MTC Service Capability Server를 거쳐서 요청하는 방식의 경우에 MTC Service Capability Server는 MTC-IWF와 중계를 요청하는 방식(Tsp 인터페이스), 사용자 데이터를 직접 GGSN/P-GW로 전달하는 방식, 그리고 SMS 형태로 전달하는 방식(Tsms 인터페이스)를 정의하고 있다.

MTC Service Capability Server의 Trigger 요청을 받은 MTC-IWF도 SMS 형태로 변환하여 처리하는 방식(T4 인터페이스), MSC, SGSN, MME 등과 같은 이동통신 네트워크 노드로 전달하는 방식(T5 a/b/c 인터페이스)을 정의하고 있다. 


Device Triggering


 


* Address and Identifier  

MTC-IWF가 새롭게 정의되면서 MTC-IWF를 중심으로 3GPP 네트워크 내부와 외부에서 MTC Device를 식별하기 위한 ID의 구분이 필요하게 되었다.  MTC-IWF 이후 외부 네트워크에서 MTC device의 식별을 위해 사용하는 ID를 ‘external ID’라 하며 FQDN2이나 MSISDN3 등이 이에 해당할 수 있고, 각 MTC device에 다수의 external ID가 할당될 수 있다. 이동통신 네트워크 내부에서 식별을 위해 사용되는 ID를 ‘internal ID’라 하며 IMSI4가 이에 해당하고, 각 Device에는 하나의 internal ID만이 할당된다. External ID와 internal ID와의 mapping은 HSS에서 수행된다.

MTC device를 위한 addressing은 다수의 MTC device 사용에 따른 주소 공간의 부족 등을 고려하여 IPv6를 기본 주소 체계로 사용한다.


 

MTC Identifier



 

결론

3GPP 표준화의 궁극적인 목표는 MTC를 위해 정의된 요구사항을 만족하면서, 일반 휴대폰 사용자에게 미치는 영향을 최소화하는 범위 내에서 기존의 이동통신네트워크를 개선하고 향상시켜 MTC를 위해 최적화된 네트워크를 구축하는 것이다. 이러한 목표를 위해, Rel-10 NIMTC에서는 네트워크의 과부하 제어라는 선결 문제 해결에 중점을 두었고, Rel-11 SIMTC는 device triggering 등과 같이 사업자의 요구를 기반으로 다양한 응용을 수용할 수 있는 통신 모델을 고려하여 새로운 네트워크 구조 모델 등을 제시하였다.  한 걸음 더 나아가, Rel-12에서는 다양한 sensor 및 RFID도 수용할 수 있는 gateway 형태의 MTC device도 고려되며, 단일 및 다중 응용을 수행하는 MTC device 도 표준화의 대상으로 고려될 예정이다. 또한 유럽의 ETSI에서 진행되는 TC M2M 그룹의 표준화와 연계도 준비하고 있다.


끝으로 작년 7월에 M2M 국제 표준화 협력체인 oneM2M이 출범하였다. oneM2M에는 국내 표준화 기관인 TTA 외에도 미국(TIA, ATIS), 유럽(ETSI), 중국(CCSA), 일본(TTC, ARIB) 등 주요 표준개발기관들이 참여하였으며, 전 세계 주요 이동통신사와 솔루션 제조사들도 각국의 표준개발기구를 통해서  대거 참여하므로써 M2M 분야에서는 가장 강력한 국제표준화 단체로 역할을 할 것으로 예상된다. 


 


 

 

 

 

 

관련 자료
3GPP의 MTC 표준화 동향 (ETRI, 동향분석 제27권)
3GPP의 MTC 표준화 동향 (TTA 저널 Vol 135)
Standardized Open Platform for M2M/IoT Service (KT, KRNet 2012 발표자료)

 


  1. ETSI TS 102 689 : 'Machine-to-Machine communications(M2M); M2M service requirements' 
  2. FQDN (Full Qualified Domain Name) : 네트워크 상에서 존재하는 노드를 지칭하는 완전한 이름으로 ‘호스트 이름’과 ‘도메인 이름’으로 구성 
  3. MSISDN (Mobile Subscriber International ISDN Number) : 가입자 전화번호 
  4. IMSI (International Mobile Station Identifier) : 전 세계적으로 고유한 이동 단말기 식별자로, 국가코드, 네트워크 코드, 가입자 식별 코드로 구성되며, USIM 카드에 부여된다.