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Computer Graphics& Image Processing Lab.

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Ubiquitous의 개념과

동향

@

박사과정 강 선경


목차1. 개념

2. Ubiquitous Computing 의 특징

3. 관련기술

4. 현재동향

5. Ubiquitous 세상


개념

Ubiquitous(Ubiquitous)Ubiquitous(Ubiquitous) 란란 ??

Ubiquitous 의 언어적 의미 : 라틴어에서 유래한 것으로 「도처에 널려있다」 , 「언제 어디서나 동시에 존재한다」라는 의미로 사용 일반적으로 물 , 공기처럼 도처에 편재해 있는 자연자원이나 종교적으로는 “ 신이 언제 어디서나 시공을 초월하여 존재한다”는 것을 상징할 때 이용

Ubiquitous 의 언어적 의미 : 라틴어에서 유래한 것으로 「도처에 널려있다」 , 「언제 어디서나 동시에 존재한다」라는 의미로 사용 일반적으로 물 , 공기처럼 도처에 편재해 있는 자연자원이나 종교적으로는 “ 신이 언제 어디서나 시공을 초월하여 존재한다”는 것을 상징할 때 이용


개념

‘Ubiquitous Computing’이란

도로 , 다리 , 터널 , 빌딩 , 건

물 , 벽 등 모든 물리공간에 보이지 않는 컴퓨터를 넣어 모든 사물과 대상이 지능화되고 전자공간에 연결돼 서로 정보를 주고 받는 공간을 만드는 개념으로 기존 홈 네트워킹 , 모바일 Computing 보다 한단계 발전된 Computing 환경을 의미합니다 .


개념• ‘Ubiquitous Computing’에 대한

개념은 1988 년 Xerox 사의 PARC(Palo Alto Research Center)의 마크 와이저 (Mark Weiser) 에 의해 처음 제시되었습니다 .

• 연구대상 :• Computer Science(Computer, Network)• Human

• 목표 : • 컴퓨터와 네트워크 그리고 인간이 조화 된 문화 창출

• ‘Ubiquitous Computing’은 인터넷혁명 이전의 물리공간 (1 공간 ) 과 인터넷혁명 이후의 전자공간 (2 공간 ) 을 아우르는 새로운 시장 (3 공간 ) 으로 컴퓨터를 비롯 하여 다양한 기기들간의 네트워크가 형성될 것으로 예측되고 있습니다 .


개념

주소 /번지수

구 분 물질공간 전자공간 유비퀴터스 Computing

원 소 물질 (atoms) 비트 (bits) 이슈 (event, signal 등 )

지 각 만질 수 있음(tangible)

만질 수 없는(intangible) 공간

스마트 (smart) 한 동시성

실 체 실제적 현실 (real)네트워크상 가상화(Virtual)

서비스 , 응용 혹은 증강된 현실의 지적 중간자 (Smart mediator of augmented reality)

구 성 토지 + 사물 인터넷 + 웹실체스마트스페이스 , 스마트오브젝트 , 스마트라이프

위 상 고정 IPv4/IPv6 전자사물식별자 (ePC)


개념Virtual Reality

Ubiquitous Computing

물리적 ( 실생활 ) 직접 Computing 서비스 중심

디지털 컨텐츠 서비스 중심

Virtual Reality Ubiquitous Computing


개념Ubiquitous(Ubiquitous)Ubiquitous(Ubiquitous) 의 지향점의 지향점

Ubiquitous 는

Computing(Computing) Any-time( 언제 )

Communication( 커뮤니케이션 ) Any-Where( 어디서나 )

Connectivity( 접속 ) Any-Network( 어떠한 네트워크에서 )

Contents( 컨텐츠 ) Any-Device( 모든 기기들간의 )

Calm( 조용함 ) 의 특성으로 Any-Service( 어떠한 서비스도 )

가능해야 합니다

5C5C

5Any

5Any


Ubiquitous Computing 의 특징네트워크에 연결되지 않은 컴퓨터는 Ubiquitors Computing 이 아님

인간화된 인터페이스로서 눈에 보이지 않아야 됨

가상 공간이 아닌 현실세계의 어디서나 Computing 의 사용이 가능해야 됨

사용자 상황 ( 장소 , ID, 장치 , 시간 , 온도 , 명암 , 날씨 등 ) 에 따라 서비스는 변해야 됨


관련 기술Ubiquitous Computing 에 사용되는 기술의 종류는 크게 3가지입니다 .

미세전자기계시스템 (MEMS : Micro Electro Mechanical System)

주파수인식시스템 (RFID : Radio Frequency IDentification)

IPv6 (IPNG : IP Next Generation)


관련기술

미세전자기계시스템 (MEMS : Micro Electro Mechanical System)

MEMS 기술은 전자 ( 반도체 ) 기술 , 기계 기술 그리고 광 기술을 융합하여 초소형 ( 마이크로 단위 ) 부품 및 시스템을 설계 , 제작 , 응용하는 기술임 .

웨이퍼 상에 일괄 제조할 수 있어 소형화가 가능하며 한 개의 칩에 많은 기능 소자 및 신호 처리부 등을 집적화하여 고성능 고신뢰성을 얻을 수 있으며 다량 생산이 가능하여 가격을 낮출 수 있음 .

바이오 , 정보통신 , 운송 및 항공 , 우주 , 광학 등 미래형 산업분야에 적용 가능함


관련기술 주 파 수 인 식 시 스 템 (RFID : Radio Frequency

IDentification)

바코드 , 마그네틱 등과 같은 자동인식의 한 분야로서 제품에 태그를 부착하여 초단파나 장파를 이용하여 기록된 정보를 무선으로 인식하는 최첨단 기술임 .

RFID 태그는 기본적으로 초소형 마이크로 칩과 안테나로 구성되어 있음 .

주파수인식시스템은 원거리에서 인식이 가능하며 통과 속도가 빠르므로 이동 중에도 인식할 수 있고 환경 ( 눈 , 비 , 바람 , 먼지 , 자석 등 ) 의 영향을 받지 아니 하며 제조과정에서 유일한 ID 의 부여로 위조가 불가능함 .


관련기술

가 . MEU 칩

- 현재 상용중인 최소형의 RFID 용 태그 칩으로 히타지 ( 社 ) 가 개발

- 크기 0.4x0.4x0.06㎜ , 38 디지트 저장능력 , 128 비트 롬 , 2.45 ㎓ 주파수

- 가격은 10~20센트 (120~240 원 )

가 . MEU 칩

- 현재 상용중인 최소형의 RFID 용 태그 칩으로 히타지 ( 社 ) 가 개발

- 크기 0.4x0.4x0.06㎜ , 38 디지트 저장능력 , 128 비트 롬 , 2.45 ㎓ 주파수

- 가격은 10~20센트 (120~240 원 )

나 . RFID 작동원리

ⓐ 안테나에서 지속적으로 전파를 발산하고

ⓑ ID 와 데이터가 저장된 태그가 전파의 범위에 들어가게 되면

ⓒ 태그가 데이터를 안테나로 전송하고

ⓓ 판독기가 태그의 정보를 판독하여

ⓔ 네트워크로 연결된 DB 정보를 교신한다

나 . RFID 작동원리

ⓐ 안테나에서 지속적으로 전파를 발산하고

ⓑ ID 와 데이터가 저장된 태그가 전파의 범위에 들어가게 되면

ⓒ 태그가 데이터를 안테나로 전송하고

ⓓ 판독기가 태그의 정보를 판독하여

ⓔ 네트워크로 연결된 DB 정보를 교신한다

“ 뮤칩” 확대사진 RFID 의 시스템의 기술력


관련기술RFID 태그는

무인점포 ( 가게에서 물건 구입시 자동 결제 )

차량번호자동인식시스템 ( 도난차량 수배 및 톨게이트 요금징수 ),

제품의 수량 및 재고 파악 ( 물류회사 등 ) 에 응용할 수 있음


관련기술 IPv6 (IPNG : IP Next Generation)

IPv6 는 IPv4 의 문제점 (IP 어드레스 부족 , 보안성 취약 , QoS/멀티미 디 어 제 공 을 위 한 성 능 부족 등 ) 을 보완한 차 세 대 인 터 넷 프로토콜로서 IPv4 의 32bit 주소 체계보다 4 배 많은 128bit 를 사용함 .

IPv6 의 특징 :

128bit 주소체계로 3.4*1038 주소 표현 가능

고품질의 QoS 제공

보안 기능 강화

다양한 Option 설정

다양한 형태의 전송 (Uni / Any / Multi / Broadcast)

간단한 헤더 형식 ( 영역수를 12 개에서 8 개로 단순화 )


관련기술

IPv6 헤더 구조

Source Address(128 bits)

Destination Address(128 bits)

Payload Length(16)

Next Header(8)

Hop Limit(8)

Traffic Class(8)

Flow Label(20)

Version (4)

Version : IP Version Number 표시 ( 버전 6)

Priority : 기능을 이용하여 멀티미디어 통신을 위한 고품질의 QoS 지원 기능

Flow Label : 길어지는 Bit 를 식별하기 위한 Label 로써 패킷이 암호화되어 있더라도 식별이 가능하고 임의의 길이

option 사용 가능 ( 이 기능을 이용하여 서비스에 따라 대역폭을 확보할 수 있어 멀티미디어 실시간 처리 가능 )

Payload Length : Payload(Data) 길이 표시

Next Header : IP Header 다음에 오는 Header Type 정의

Hop Limit : 패킷 전송시 Node 에 의해 ‘ 1’씩 감소 되며 ‘ 0’ 이 되면 이 패킷이 무시됨

Source Address : 송신지 주소 표시 (128bit)

Destination Address : 수진지 주소 표시 (128bit)


동 향 해외동향 해외동향 –– 미국미국

연구소

DARPA

UC 버클리

◆ 근미래 경제사회시스템 구현

◆ 먼지처럼 가벼워 공중에 떠다닐 수 있는 입자에 컴퓨터 내장 ◆ 극소형 칩 개발로 군사 , 제품품질 , 유통경로에 획기적 전환

예상

◆ MIT 미디어 랩 : 생각하는 사물 프로젝트 (Things That

Think Project)

◆ 자동 ID센터 : 스마트 태그 프로젝트 (21 세기 바코드 시스템 )

◆ 컴퓨터과학연구소 (Computer Science Lab) : Oxygen

프로젝트

★ DARPA : 미 국방부 산하 고등연구계획국

★ 스마트 먼지 프로젝트 (Smart Dust Project)


동 향

미 국방부 산하 고등연구계획국고등연구계획국 (DARPA)(DARPA) 은 정보처리기술국 (IPTO) 을 중심으로 Ubiquitous Computing 관련 프로젝트를 위한 자금 지원스마트 먼지 : 1 ㎣ 크기의 실리콘 모트(silicon mote) 라는 입방체 안에 완전히 자율적인 센싱 (autonomous sensing) 과 통신 플랫폼 (communication platforms) 능력을 갖춘 보이지 않는 Computing 시스템 . 가벼워 떠다닐 수 있음 .

응용분야 : 에너지 관리 , 제품의 품질관리 및 유통 경로 관리 , 군사목적으로 이용 ( 기상상태 , 생화학적 오염 , 병력과 장비의 이동을 감지 )

<1999 년 현재>

< 목 표 >

< 구현된 스마트 더스트와 동전과의 크기 비교>

Smart Dust(버클리대 )


동 향

글로벌 서비스 대비 최소 인프라로 지역 서비스전자장소 ( 웹프레전스 ) 에 현실속의 사물에 대한 물리적 관계 부여

( 사람과 사물과 장소가 하나됨 )

사람(PDA 소지 )

( 인터넷 +RF I/F 가능 )

전시실내 프린터( 인터넷서버+RF I/F 가능 )

박물관 ( 장소 )

전시실내 전시물(RF 태크 부착 )

박물관 홈페이지-모나리자 웹페이지 링크-프린트 웹페이지 링크

박물관 홈페이지-모나리자 웹페이지 링크-프린트 웹페이지 링크

Cool-Down project(HP)


동 향

컴퓨터가 우리의 일상 생활 속으로 들어가 그것들의 협조를 통해 인간의 삶을 지원하는 미래 Computing 비전을 실현 (Things that Think, 1995 년 )

인간 중심의 컴퓨터 환경 구축

- 인간을 주인으로 섬기는 지능화된 사물 및 컴퓨터 연구

- 사물들은 사용자의 언어 , 행동 , 생활습관 등을 스스로 이해하고 , 적합한 서비스 제공

이용자를 둘러싼 복잡한 현실세계 환경으로부터 상황인지를 통해 필요한 행동을 취할 수 있도록 해주는 MIThril 추론엔진의 아키텍처

예 ) 사람들의 커피 기호를 파악하는 커피메이커 , 수분조절 하는 화분

센싱

특성추출

모델링모델링

상황분류

현실세계

행동화어플리케이션

전자

공간

MIThril의 추론 엔진(Inference Engine)

TTT(Things That Think)(MIT Media Lab)


동 향

인간중심 (human-centered)의 Computing 환경 (1999년 )

컴퓨터가 산소와 같이 흔한 것이 되어 언제 어디서나 쉽게 이용

이용자가 특별한 지식 없이도 언어나 시각과 같은 자연 인터페이스를 매개로 언제 어디서나 목적에 맞는 서비스를 이용할 수 있는 Computing 환경 구현응용분야 : 자연어에 의한 그룹작업 지원 , 가전 등의 제어 , 정보 엑세스 등

Project Oxygen(MIT Computer Science Lab)


동 향 해외동향 해외동향 –– 유럽유럽 (EU)(EU)

Smart Its

DCI★ Disappearing Computing Initiative( 사라지는

Computing 계획 )◆ 정보사회기술계획 (IST) 일환으로 미래기술계획 (FET) 자금

지원◆ 일상 사물에 센서 , 구동기 , 프로세서 식재로 정보처리 및

교환기능이 증진된 Information artifacts 개발 ◆ 인공물간의 정보교류 및 일상활동 지원 . 향상 목적

◆ 일상사물에 소형의 내장형 디바이스인 Smart Its 삽입해 감지 ,

인식 , Computing 및 통신기능을 지닌 정보 인공물 개발 목적◆ 센서 포함한 종이 Paper++ 프로젝트 , u 커머스 관련 Grocer

프로젝트 등 16 개 독립 프로젝트 수행

★ Smart Its Project( 스위스 , 독일 , 핀란드 공동의 프로젝트 )


동 향

2001 년에 시작된 EU 의 정보화사회기술계획 (IST) 의 일환으로 미래기술계획 (FET) 이 자금을 지원하고 있는「비가시화 Computing 계획 (Dis -appearing computing Initiative) 」를 중심으로 Ubiquitous Computing 에 대한 대응 전략을 모색Disappearing computing : 정보기술을 일상사물 및 환경 속에 보이지 않게 통합하여 인간의 생활을 지원 및 개선‘비가시화 Computing’ 실현을 위한 16 개의 프로젝트를 유럽 각국의 대학 및 연구소 , 기업 등이 공동으로 수행하고 있음정보 인공물의 협업 추구

Disappearing computing initiative- 사라지는 Computing 계획


동 향

Media Cup (TecO) Media Cup (TecO)

Smart-Its

일반 컵에 Smart-Its 를 탑재하여 컵과 관련한 정보를 인식 , 처리 및 전달

사물의 지능화를 통해 컵의 이동경로 및 사용자 정보 (a) 와 컵 내용물의 온도 및 상태 (b) 등의 정보 제공

(a) 컵의 이동경로 탐지 어플리케이션

(b) 손목시계형 컴퓨터를 이용해 컵과 커뮤니케이션 할 수 있음

관련 어플리케이션

(a)

(b)

Smart It


동 향

센서와 위치기반장치가 내장된 전자학습자료로 , 종이보다 유용한 전자교재

영국의 Kings College, HP 연구소 , 독일의 Anitra, 스위스 연방기술연구소와 프랑스의 Arjo Wiggins 등이 공동으로 진행하고 있다 .

종이 책에 전자펜을 대면 그 책의 그림에 대한 여러 가지 자료와 애니메이션이 전자펜에 연결된 장치에 나타난다 .

Paper++ 프로젝트


동 향

활동 중 적응하고 확장할 수 있는 무선 입는 및 소지품 컴퓨터

여행 중에 길을 잃을 때 , 주변의 도로 안내 게시판 등의 장치를 발견하면 , 입고 있는 컴퓨터는 발견된 장치가 제공하는 정보를 통하여 길 안내를 받거나 또 다른 도로 안내 장치와 연결하여 길 안내 정보를 이어폰을 통하여 전달받는다 .

2Wear 프로젝트


동 향 해외동향 해외동향 –– 일본일본

TRON◆ ‘ 어디에나 Computing 환경’이라는 미래 신기술 체제 목표◆ ’84 년 도쿄대학 사카무라 교수 중심 연구◆ 모든 기본 OS 를 공통화 , 메이커 , 기종의 종류에 상관없이 호환성◆ 전뇌빌딩 , 전뇌주택 , 전뇌도시 , 전뇌자동차망 등 응용 프로젝트 ◆ 모든 일상 사물과 생활공간에 다양한 기능을 갖는 마이크로 칩을 내장한

지적물체 (intelligent object) 개발에 전력

★ TRON Project(The Realtime Operating System

Nucleus)

MY 단말★ 무엇이든 MY 단말 프로젝트

◆ 순식간에 어떤 단말도 자신의 단말로 만들 수 있는 비접촉형 카드로 언제 어디서든 네트워크 프로젝트 구상

◆ 기존의 1 만분의 1 이하의 실시간 응답 , 인증이 가능한 네트워크 기술의 실현을 목표


동 향

트론 프로젝트 – 1984 년 동경대 겐 사카무라 교수 추진– 초기 일본 국내의 다양한 내장형 커널 S/W 의 스펙 통일 시도– 트론 칩 개발과 영역별 스펙 제시– 지능형 지역분산형 시스템 추구

(TRON : The Real Time Operating System Nucleus) 프로제트 제안

※ 전뇌주택 프로젝트

330m2 주택에 1000 개 이상의 컴퓨터를 삽입하고 , 이들을 네트워킹하여

Ubiquitous Computing 생활을 체험

NTT DoCoMo's 'i-mode' 에

적용된 ITRON

트론 지능형 주택의 모습 ( 앞면 , 뒷면 , 내부 )

TRON


동 향

2005 년까지 “무엇이든 , 어디서든 네트워크”의 요소기술의 확립을 위한 연구개발 프로젝트 추진

일본의 u-Network 프로젝트


동 향 국내동향 국내동향 –– ETRI, KAIST, LGETRI, KAIST, LG

ETRI

KAIST

◆ MPEG 저작권 보호 프로젝트 참여◆ 다양한 층에서의 모바일 기술 , 정보 유통 플랫폼의 고도화◆ 디지털 TV, PC, PDA 등의 단말기에 디지털 콘텐츠를 보호 ,

관리 하기 위한 기술

◆ 미세정보시스템 (MICROS)

◆ 도시공간과 공공시설에 MICROS 를 부착해 감지 , 추적 , 감시◆ 역할을 수행하는 원격 네트워크용 단말로 활용


동 향

U-Korea 구현정보통신부는 정보화 비전인 'Broadband IT Korea Vision 2007' 계획을 수립- IT 신성장 동력 마스터플랜 ' '광대역통합망 (BcN) 구축 기본

계획 ' - 'u-센서네트워크 구축계획 ' 등을 현재 추진

U-Korea


Ubiquitous 세상


Ubiquitous 세상

위치 기반 서비스 (Location Based Services)다양한 Interface 에서 구현되는 위치기반서비스

지능형 판촉 서비스 (Shopper’s Eye)상점 근처를 지나는 고객에게 개인화된 Promotion 을 제공하는 양방향 서비스

이동형 의사 결정 지원 (Mobile Decision Support)모바일 기기를 통해 구매 , 길찾기 등 의사결정 지원 서비스

가상 인테리어 (Augmented Reality)실제 환경에 디지털 이미지 첨가로 새로운 환경 창출 서비스

가상 업무 협조 시스템 (Virtual Collaborative Design)원거리에서도 Face-to-face 작업 환경을 구현

능동형 지식 관리 (Active Knowledge Management)각종 Interface 활용으로 지식 공유와 전체 작업 성과를 증대 시키는 서비스

지능형 개인 비서 (Personal Awareness Assistant)PC, 카메라 , 음성인식 , 위치기반 등이 결합되어 개인비서 역할 수행 서비스

지식 검색 도구 (Knowledge Discovery Tool)사용자의 물음을 지능적으로 해석하여 해답을 찾아내는 서비스

가상 위치 인식 도구 (Visual Location Awareness Tool)시각적 센서기능이 부가된 친구 찾기 서비스

지능형 구매 시스템 (Autonomous Purchasing Object)상황인식과 자체판단에 의한 자동화 구매 서비스

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