4. 사물인터넷 디바이스

출처

강의 자료 : https://cp.kiot.or.kr/main/index.nx

자격검정 - 한국지능형사물인터넷협회

문제 : https://www.kinz.kr/exam/223497

IoT지식능력검정(2020. 11. 15.) - IoT지식능력검정 객관식 필기 기출문제 - 킨즈

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사물인터넷 디바이스 H/W

 

아두이노

• 오픈소스 하드웨어 플랫폼 중 하나로, Atmel 사의 AVR이나 Coretex-M3를 탑재한 마이크로컨트롤러 보드이다.
• 아두이누는 개발자가 개발이 쉽도록 툴, 회로도 등의 내용을 오픈소스로 제공한다.
• 이탈리아에서 개발되었다.

 

라즈베리 파이

• 영국에서 컴퓨터 교육용으로 개발된 초소형, 초저가 pc이다.
• 아두이노와 달리 키보드, 마우스, 모니터만 연결하면 PC로 사용할 수 있고, 리눅스를 기반으로 한다.

*국가 키워드로 이탈리아는 아두이노, 영국은 라즈베리 파이

 

인텔 갈릴레오

• 인텔 Quark SoC x1000 프로세스를 기반으로 하며, 아두이노 우노 R3용 쉴드와 호환 가능한 hw와 sw 아키텍처를 공유한다.
• 윈도우와 맥 OS에서 개발이 가능하며, 아두이노의 IDE를 수정하여 제공한다.
• 아두이노와 달리 리눅스와 x86 cpu를 채택하여 보다 다양한 응용시스템 개발이 가능하다.
• 디스플레이를 위한 그래픽은 보드 자체에 포함되어 있지 않다.

 

인텔 에디슨

• 인텔에서 만든 sd카드 모양의 소형 컴퓨터
• 갈릴레오 보드와 마찬가지로 리눅스 기반이며 아두이노 IDE를 지원하여 아두이노와 sw 호환성을 유지한다.

 

인텔 큐리

• 초소형 시스템온칩 모듈.
• 에디슨에 포함된 Quark SE SoC를 적용하여 작은 웨어러블 기기에 적용하기 위한 디바이스 플랫폼으로 사용된다.

 

인텔 줄

• 아톰 기반 IoT 모듈이다. 에디슨 대비 성능이 대폭 향상되었고, IoT 뿐 아니라 로봇, 드론 등 다양한 목적으로 확대 적용이 가능하다.
• 초소형 저전력 모듈이고 하드웨어 공간이 제한적이지만 고성능 컴퓨팅 성능을 필요로 하는 어플리케이션 개발에 최적화 되어있다.

 

비글본 블랙

• 라즈베리파이와 비슷한 배경에서 생겨난 오픈소스 하드웨어 플랫폼.
• 리눅스, 안드로이드, 우분투 등 다양한 os를 지원한다.

 

링크잇원

• 모든 개발자가 웨어러블 또는 사물인터넷 장치를 만들 수 있도록 지원하는 국제적인 프로그램에 포함된 OSHW

 

아틱

• 삼성전자 반도체 사업부에서 개발하였다.
• cpu부터 메모리, 블루투스 통신과 전원 등의 하드웨어 일체를 제공하고, 이를 기반으로 프로그래밍이 가능한 플랫폼을 제공한다.

 

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사물인터넷 디바이스 S/W

 

• 사물인터넷이 이슈가 되기 전의 WSN 문야에서 디바이스의 SW 플랫폼은 이미 전통적인 OSS (Open Source Software) 패러다임이 강하게 자리잡아왔으나, 현재는 OSHW와 구분하는 것이 의미가 없다.
• HW와 SW의 최적하는 이 분야에서 강조되어 왔다.

 

리눅스

• 리눅스는 사물인터넷 분야에서도 주도적인 역할을 하고 있다.
• GNU 프로젝트 GPL, 커뮤니티의 발전과 함께 1달러 미만의 사물인터넷 디바에스데오 적용될 수 있는 특화된 기능 수행을 위해 일반적 기능을 생략하는 전략의 감산적 기술이 이슈가 되고 있다.

 

TinyOS

• 오픈소스 BSD 라이선스 운영체제로, 센서 네트워크, 유비쿼터스 컴퓨팅, 개인 영역 네트워크 (PAN) 등 저전력 무선기기를 위해 설계되었다.
• 센서와 네트워크 기능을 동시에 갖춘 마이크로 컨트롤러 기반의 단일 보드기기에 유용하다.
• 운영체제는 초전력, 작은 코드공간을 갖춘 마이크로 컨트롤러와 같은 자원이 제한된 기기에 적합하게 설계되었다.

 

콘티키

• TinyOS와 같이 센서 네트워크 목적을 가진 가벼운 사물인터넷 디바이스를 위한 OS
• IPv4, IPv6를 지원하며, 초소형 구현체로써 최초로 IPv6 Ready 인증을 받았다.
• 6LoWPAN, RPL, CoAP를 포함하여 다양한 인터넷 응용을 동시에 제공한다.
• 동적 모듈 재할당이 가능하고 제한이지만 멀티 스레드 기능을 제공한다.
• C언어로 개발이 가능해 TinyOS보다 개방 접근이 용이하다.

 

mbed OS

• 사물인터넷 디바이스 시작에서 가장 영햑력 있는 OS 중 하나이다.
• 저전력 통신 및 TLS/DTLS 등의 보안이 강화되었고, 사물인터넷 디바이스에 필요한 핵심 내용이 포함된 아키텍처이다.

 

nanoQplus

• 한국전자통신연구원에서 공개한 소형 OS로 IPv6 를 지원하며 IPv6 Ready 인증을 받았다.
• 오픈소스는 아니며, 일부 소스코드가 공개되어있다.

 

&Cube

• 전자부품연구원이 개발한 사물인터넷 디바이스와 게이트웨이를 위한 SW 플랫폼으로, 모비우스와 연동된다.
• 6개의 모듈로 연결되어 있으며, 각 모듈간 통신을 통해 사물-모비우스 간 연동을 수행한다.
• 참고로 모비우스와 &Cube의 코드는 OCEAN과 오픈소스 연합체를 통해 무료로 공개된다.

 

IoTivity

• OCF에서 공개한 표준 기반 사물인터넷 오픈소스이다.
• 사물인터넷 기기간 상호운영성 보장과 빠른 사물인터넷 제품 개발을 가능하게 하고, 새로 개발한 최신 사물인터넷 기술을 지속적으로 확대 적용하다.
• 다양한 오픈소스 하드웨어와 소프트웨어 플랫폼으로 지원 범위가 확대되고 있다.
• 크게 고사양 기기를 위한 프레임워크와, 저사양 기기를 위한 프레임워크로 나뉜다. 여기서 저사양은 IoTivity 서비스 기능 없이 기본 기능만 제공한다.
• 일반적으로 클라이언트, 서버, 그리고 둘 다 제공하는 형태로 설정하여 사용할 수 있다.

 

구글 안드로이드 씽즈

• 구글에서 공개한 안드로이드 개발도구
• 안드로이드 API부터 구글 인프라 서비스까지 쉽게 활용할 수 있으며, 이를 토대로 사물인터넷 기기의 센서 및 디스플레이 조절이 가능하다.

 

타이젠

• 휴대용 장치에서 주로 사용하는 오픈소스 모바일 운영체제이다.
• HTML5 및 C++, 그리고 리눅스 기반이다.
• SDK를 통해 개발에 필요한 도구들과 API를 제공한다.

 

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센서

• 측정 대상물로부터 정보를 감지하여 전기적 신호로 변환해주는 자잋이다.
• 인간의 오감처럼 전자기기의 감각기관의 역할을 수행한다.

1. 가속도 센서 : 단위 시간당 직선운동에 대한 속도의 변화를 측정하는 센서
2. 선형 가속도 센서 : 가속도 센서의 측정값 중 중력 가속도를 제외하여 3차원 벡터 값을 제공한다.
3. 중력 센서 : 중력의 방향을 감지한다.
4. 자이로 센서 : 하나 혹은 여러 축의 회전 움직임의 각변화량(각속도)를 감지한다.
5. 회전 벡터 센서 : 각과 축의 조합으로 디바이스의 방향을 나타낸다.
6. GPS : 위치 및 시간 정보를 제공하는 위성 기반의 항법 시스템이다.
7. 지자기 센서 : 지자계를 이용하여 절대적인 방향을 측정한다.
8. 방향 센서 : x, y, z 3축에 대해 변화하는 회전각을 측정한다.
9. 근접 센서 : 디바이스에서 측정 대상까지의 근접도를 측정한다.

 

 

스마트 센서

• 기존의 센서 기술은 측정 대상을 검출하기 위한 검출기로 정의되었다.
• 스마트 센서는 센서와 마이크로프로세서 등의 신호처리 모듈을 결합한 형태를 가지며, 사용자에게 필요한 정보를 제공한다.
• 스마트 센서는 기능이 단순하고 정밀도가 낮으며, 사용이 편하도록 소형이고 경량화되어있고, 고성능, 다기능, 고편의성, 고부가가치성을 지니고 있다.
• 참고로 스마트 센서는 기관에 따라 정의와 특징이 조금씩 다르다.

 

스마트 카 센서

• 스마트 카는 자동차에 전기, 전자 정보통신 기술을 융합하여 만든 무인주행차를 의미한다.
• 자동차의 전장화 추세에 따라 약 200개 전후의 센서가 들어가고 있다.
• 그리고 그 종류는 다음과 같다.

1. RADAR : 차량 및 도로 시설물 감지한다. 근거리, 중장거리, 확장된 레이더를 사용한다.
2. LIDAR : 레이저 펄스로 반사체의 위치좌표 측정. 반경 360도에 대한 정보를 얻을 수 있다.
3. 제스처 인식용 3D 형상인식 센서 : 충돌방지, 차선이탈 방지 및 유지, 스마트 에어백, 주차지원 등
4. 레이저와 카메라 복합 근거리 충돌방지 센서
5. MEMS 6축 모션센서

*지문에서 두 개의 레이더를 언급하면 RADAR, 360도를 언급하면 LIDAR

 

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아두이노(Arduino)에 대한 설명으로 옳은 것은?

1) 물리적인 하드웨어 인터페이스, 통합 개발 환경,스케치, 확장보드 등이 어우러져 사용자에게 친숙한 환경을 제공하고 있으며, 유사 제품들 까지도 이들을 따르게 하는 생태계를 만들어냈다.
2) IoT 디바이스의 OSHW 분야에서 ARM 기반의 칩이 시장을 장악하는 것에 대응하기 위해 출시되었으며, Linux를 기본 OS로 수용하고 있다.
3) 버튼 등 더 작은 웨어러블 기기에 적용하기 위한 디바이스 플랫폼으로, 가방, 팔찌, 단추 등 실질적인 의류나 악세서리로의 적용을 고려한다.
4) 각종 기능을 SoC화 하거나 모듈화 하여 전력이나 비용을 절감하는 전략으로 발전하고 있다.

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아래 내용에 해당하는 센서는?

물체가 시간당 회전하는 각도를 의미하는 각속도를 측정하는 센서로, 하나 혹은 여러 축의 회전각의 변화량을 측정하여 회전이나 기울기를 감지한다.

1) 근접(Proximity) 센서
2) 기압(Pressure) 센서
3) 자이로(Gyro) 센서
4) 지자기(Magnetic Field) 센서

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아래 내용이 설명하는 사물인터넷 디바이스 S/W 플랫폼은?

-임베디드 기기 환경에서 MCU의 주도권을 가져온 ARM에서 개발하여 제공하는 플랫폼으로, Cortex-M 시리즈 위에서만 동작한다.
-OS뿐 아니라 개발 툴, 클라우드 연결 플랫폼, 생태계 파트너들까지 라인업 하여 동시에 제공한다.
-저전력 통신 기술 뿐 아니라 TLS/DTLS 등의 보안 스택도 반영하는 등 사물인터넷 디바이스에 핵심 내용을 대부분 포함한 아키텍처를 제공한다.

1) 리눅스 (Linux)
2) 콘티키 (Contiki)
3) mbed OS
4) IoTivity

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IoTivity의 특징으로 가장 거리가 먼 것은?

1) OCF(Open Connectivity Foundation)에서 공개한 표준에 기반한 사물인터넷 오픈소스 기술이다.
2) 멀티 플랫폼을 지원하기 위한 JVM 위에서 동작하도록 구현되어 있어서 Windows, Linux, iOS를 지원한다.
3) 고사양 기기를 위한 프레임워크와 저사양 기기를 위한 프레임워크 모두를 지원한다.
4) 최신 사물인터넷 기술을 지속적으로 확대 적용하며, 라즈베리파이(Raspberry Pi), 에디슨(Edison) 등 다양한 오픈소스 하드웨어를 지원한다.

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사물인터넷 디바이스에 대한 내용으로 가장 거리가 먼 것은?

1) 기존의 M2M(Machine-to-Machine)보다 진보된 다양한 프로토콜과 수많은 디바이스를 통해 보다 향상된 서비스를 제공한다.
2) 여러 사물들이 데이터를 서로 주고받으며 다양한 편의와 도움을 제공한다.
3) 데이터를 생성하는 센서와 데이터를 송수신하는 통신의 기능을 갖고 있다.
4) 일반적으로 고비용에 제한 없이 자원을 갖고 있으며 처리능력이 빠르고 크기도 대형이다.

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사물인터넷 디바이스와 네트워크를 위한 일반적인 요구 사항으로 가장 거리가 먼 것은?

1) 고전력 소모 설계
2) 대규모의 단말기 접속 구현
3) 단말기의 저가 공급을 통한 낮은 구축 비용
4) 안정적인 장거리 커버리지 제공

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사물인터넷 디바이스 H/W 플랫폼 종류로 옳지 않은 것은?

1) Arduino
2) Raspberry Pi
3) &Cube
4) BeagleBone Black

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사물인터넷 디바이스 S/W 플랫폼 중 TinyOS의 아키텍처에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

1) Generic Hardware Interface : 일반적인 하드웨어 인터페이스
2) HIL(Hardware Independent Layer) : HAP 상위 계층으로 하드웨어에 독립을 보장
3) HAL(Hardware Abstraction Layer) : HPL 상위 계층으로 사용하기 쉬운 추상화를 제공
4) Hardware Platform : 하드웨어 상위 계층으로 입출력 핀들을 표현

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모바일 센서에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

1) 조도센서 : 주변 밝기에 따라 화면의 디스플레이 조도를 자동으로 조절
2) 심장박동센서 : 심장박동을 측정
3) 가속도센서 : 지구 자기장의 흐름을 파악해 변화를 감지
4) 근접센서 : 무접촉 방식으로 검출체가 가까이 근접 했을 때 검출대상물의 유무를 판별

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스마트 카의 주요센서 중, 아래 내용에 해당하는 것은?

차량 및 도로 시설물 감지에 사용되며, 근거리 레이더와 중장거리 레이더가 주로 사용된다. 최근에는 250m까지 감지거리를 확장한 레이더도 사용하고 있으며, 크루즈 컨트롤, 전후방 충돌경보, 충돌방지 시스템 등에 주로 사용된다.

1) RADAR(RAdio Detection And Ranging)
2) LIDAR(Light Detection And Ranging)
3) 제스처 인식용 3D 형상인식 센서
4) MEMS 6축 모션센서

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