기계 대 기계(M2M) 통신은 전체 사물인터넷(IoT) 물결 속에서 작은 부분일 수 있다. 그러나 그 중요성과 규모가 커지고 있다. ‘우리 기업의 네트워크가 M2M 기기에 대한 준비가 되었는지’ 자문해 보아야 할 시점이다.
IoT가 포괄하는 대상에는 차량, 가전 제품, M2M 응용 프로그램 표적 필드 서비스, 환경 모니터링, 의료, 교통 통제, 농업, 선단 관리, 공공 시설, 보안 및 석유 가스 응용 프로그램 등이 있다. 기업 환경에 M2M를 배치하는 작업에서 까다로운 부분 중 하나는 어떤 연결 프로토콜을 사용할지 결정하는 것과 도입을 원활하게 진행하기 위한 테스트 방법을 알아내는 것이다.
7가지 무선 기술의 강점과 한계점을 설명하고 프로젝트 테스트 단계 중에 검토해야 할 항목의 체크리스트를 살펴본다.
M2M 유형
M2M 분야는 광범위한 기술을 활용한다. 그 중에는 구식 기술도 있고 진화하는 신기술도 있다. M2M 기기에 널리 사용되는 기술과 각각의 특징은 아래와 같다.
오늘날 M2M 분야에서 활용되고 있는 네트워크 기술 7종. Credit : Susan Perschke
셀룰러
셀룰러는 M2M 통신에서 사용되는 가장 널리 사용되는 기술이다. 휴대폰 이용 가능 지역이라면 어느 곳에서든지 대량의 데이터를 빠른 속도로 전송할 수 있다. 그러나 현재 4G 기술에는 문제점이 있다. 대역폭 효율성의 부재로 인해 곧 M2M 통신 중 일부를 지원할 수 없게 될 수 있다는 점이 그것이다. 새로 나올 5G 기술은 낮은 지연 시간과 더 빠른 속도뿐만 아니라 많은 기기에서 더 오래 지속되는 배터리와 훨씬 개선된 네트워크 용량을 약속한다.
셀룰러 기술을 기반으로 한 M2M 도입을 테스트할 때 고려해야 할 점은 다음과 같다.
1. 통신 가능 범위: 셀룰러에서는 통신 가능 범위를 가장 먼저 확인해야 한다. 대부분의 통신업체는 인구가 밀집한 지역과 주요 교통망 인근에서 안정적인 서비스를 제공하지만, 외딴 지역에서는 업체별로 통신 가능 범위에 큰 차이가 있을 수 있다. 셀룰러 제공업체에는 통신 가능 범위 지도가 있어서 기기가 작동 가능한 지역을 확인할 수 있지만 실제 기기로 현장에서 테스트할 필요성이 있다.
2. 처리량: 데이터 처리량은 또 하나의 중요한 테스트 요소이다. 사용 시나리오를 해당 셀룰러 기기와 서비스 제공업체에서 감당할 수 있는지 실시간 또는 샘플 데이터로 테스트하여 확인해야 한다. 향후 용량 증가에도 대비해야 한다.
3. 휴대성: 휴대성이 필수적이라면 1개 이상의 네트워크에서 기기들이 정확하게 작동하는지 확인해야 한다.
4. 배터리 지속 시간: 제조 업체에서 주장하는 배터리 지속 시간을 믿지 말고 M2M 기기의 배터리 지속 시간이 적절한지 테스트한다. 안정적인 재충전 및 외부 전원 솔루션이 필요한 경우도 있을 것이다.
와이파이
와이파이(Wi-Fi)는 오늘날 널리 보급된 기술이기 때문에 M2M 기기를 기존 와이파이 망에 연결하는 것은 비교적 쉽다. 장점은 최대 100미터에 이르는 거리에서 1Gb이상의 데이터를 처리할 수 있다는 것이다. 단, 비용과 전력 소모로 인해 와이파이는 M2M 에 가장 이상적이라고 할 수는 없다. 와이파이를 M2M 통신에 사용하기 전에 테스트 해야 할 부분은 다음과 같다.
1. 신호 강도: 와이파이를 이용한 설치 시에는 통신 가능 지역 전체에 걸친 접근 지점 신호 강도를 테스트하는 것이 중요하다.
2. 부하 테스트: 특히 바쁜 시간에 모든 트래픽을 충분히 처리할 수 있는 용량이 있는지 판단하기 위해 필요하다.
3. 보안: 연결된 모든 기기가 해당 조직의 최신 인증 및 암호화 기준을 비롯한 보안 요건을 충족하는지 확인해야 한다.
4. 모니터링: 와이파이 네트워크에서 활용되는 트래픽 종류를 파악하고 잠재적인 병목 현상 발생 장소를 확인하는 것이 중요하다. 또한 공격은 없는지, 업무에 필수적인 기기가 항시 적절한 대역폭을 확보하고 있는지 확인하는 것도 중요하다.
블루투스
블루투스(Bluetooth)의 최대 작동 범위는 250미터 이상이며 전력 소모도 꽤 낮다. 비용도 저렴한 편이고 특히 개인용 기기 분야(스마트 기기, 웨어러블 등)에서 편재성의 장점을 누릴 수 있다. 테스트해야 할 항목은 다음과 같다.
1. 호환성: 블루투스의 사양은 매우 다양하기 때문에 블루투스 기기 테스트에서 상위 호환성과 하위 호환성은 모두 중요하다.
2. 성능: 블루투스의 용도가 음성 전송이든 데이터 전송이든 간에 전송 품질은 물론 범위와 검색 가능성을 테스트해야 한다.
3. 보안: 블루투스가 매우 흔하기 때문에 비자(Visa) 등 많은 회사에서는 기업 네트워크에 정기적인 블루투스 점검을 실행해 무단 연결된 기기가 없는지 확인할 것을 권장하고 있다. 블루투스 기기는 신용카드 등의 정보 탈취 및 데이터 도용에 악용된다고 알려져 왔다.
지그비
지그비(ZigBee) 기기는 데이터 용량이 적을 때 특히 적합하다. 작동 범위는 100미터 정도에 불과하지만 메시 네트워킹(mesh networking) 및 중간 기기를 사용하면 장거리 데이터 전송이 가능하다. 모든 전송에 128비트 암호화가 사용된다. 지그비 도입을 위해 테스트해야 할 항목은 다음과 같다.
1. 배치: 지그비 기기의 작동 범위는 비교적 좁기 때문에 적절한 배치가 중요하다. 여기에서도 실제 기기를 현장에 테스트 해야 최상의 구성을 판단할 수 있다. 인클로저(enclosure)와 안테나 배치는 신호 강도를 저하시킬 수 있기 때문에 확인이 필요하다.
2. 정전: 해당 기기가 할당된 작업을 안정적으로 실행하는지, 정전 상황에서 회복 가능한지 확인한다. 중요한 데이터는 정전 후에도 보존될 수 있도록 비휘발성 메모리에 저장해야 한다.
NFC
근거리 무선 통신(NFC)은 작동 범위가 약 10츠 미만이다. 접촉 없이 이루어지는 모바일 결제, 전자 티켓, 출입 통제, 대중 교통 등에 적합하다. 비용과 전력 소모가 적은 점도 NFC의 매력이다.
1. 정확성: NFC는 P2P 통신을 활용한다. 그 대상은 접근 통제나 모바일 결제 시스템에서와 같은 패시브(passive) 기기 또는 액티브(active) 기기이거나 2대의 액티브 기기(안드로이드 빔과 같은 데이터 교환)이다. 필드 강도, 주파수 정확성은 물론 기본 연결성과 기능도 테스트 해야 한다. 주파수의 작은 변동은 판독 범위 및 속도에 부정적인 영향을 미쳐 사용자 경험이 나빠질 수 있다.
2. 접근 통제: 접근 통제를 테스트하려면 통일된 종류의 접근 카드를 사용할 수 있다. 황금 장치라고 하는 것을 사용하는 것이 적절한 경우가 있다. 특정 사양에 맞게 제작된 것으로 알려져 있는 일종의 접근 또는 결제 카드로서, 주어진 설치 상황에서 모든 판독기를 테스트하는 데 사용할 수 있다.
3. 기기 호환성: 사용자가 자신의 기기를 가지고 오는 모바일 결제 시스템의 경우(NFC 기기의 75% 이상이 스마트폰인 것으로 추산된다) 기기의 최대 가능 범위로 테스트하는 것이 중요하다.
지웨이브
지웨이브(Z-Wave)는 지연 시간과 전력 소모가 낮고 실외에서 최대 100미터 이내의 거리에서 작동한다. 데이터 전송 속도가 초당 약 100K비트로 제한되므로 온도 조절 장치, 보안 시스템, 조명 제어, 기타 센서 등과 같은 자동 작업에 적합하다.
1. 콘트롤러 통신 가능 범위: 지웨이브는 콘트롤러와 슬레이브 기기를 모두 사용하기 때문에 콘트롤러가 각 슬레이브에 도달 가능한지 확인하는 것이 중요하다. 네트워크는 서로 연결 가능하지만 그 대신 성능이 저하될 수 있다.
2. 전송 속도: 다른 저속 기술들에서와 마찬가지로 데이터 전송 속도가 적절한지 확인해야 한다.
3. 상호 운용성: 지웨이브는 고유 기술이기 때문에 다른 기기들과 상호 운용 가능한지, 무선 전화 시스템 등 전자 기기와의 간섭 가능성은 없는지 테스트하는 것이 중요하다. 와이파이 및 블루투스와의 간섭은 지웨이브에서는 문제가 되지 않는다.
시그폭스
시그폭스(Sigfox)는 소량의 데이터 패킷을 장거리(48킬로미터 이상) 전송할 수 있는 초협대역 기술이다. 이용료를 지불해야 하는 사유 기술로서 현재로서는 미국 내 대도시 지역에서만 이용 가능하다. 소량의 데이터만 전송 가능한 반면 시그폭스 기기는 대개 전력 소모가 매우 적어서 배터리 수명이 10년을 넘는다. 시그폭스는 와이파이, 블루투스, GSP와 호환된다.
1. 서비스 이용 범위: 시그폭스에서는 기기를 배치할 지리적 지역에서 제대로 서비스를 이용할 수 있는지 여부를 가장 먼저 판단해야 한다.
2. 데이터 전송율: 시그폭스의 데이터 전송 기능으로 작업이 가능한지 확인해야 한다. 시그폭스는 각 업로드 메시지에 12 바이트, 각 다운링크 메시지에 8바이트 정도만 제공하기 때문이다.
M2M 통신의 미래가 어떻게 될지 아직 알 수 없다. 그러나 하드웨어 및 데이터 전송 비용이 낮아지고 플랫폼 기반 서비스와의 통합이 쉬워지고 있다는 사실은 분명하다. M2M 기기가 더 광범위하게 사용될 여건이 성숙해가고 있다.
* Susan Perschke는 15년 이상의 경력을 보유한 웹 및 데이터베이스 개발자다. dl-ciokorea@foundryco.com
