IoT를 위한 가상케이블, 로리넷(LoryNet)

[테크월드=정환용 기자] 

가상케이블이란?
IoT 시대에는 많은 사물들이 서로 연결된다. 사물들 간의 연결이 란 실은 장비들 간의 연결이다. 그리고 장비들 간의 연결이란 통신이 디지털로 바뀐 요즘에는 통신 장비 안에서 돌아가는 소프트웨어, 즉 통신 프로그램간의 연결이다. 그래서 IoT 시대에는 멀리 떨어져 있는 통신 프로그램들 간에 통신이 많아진다.

이들이 소통하려면 케이블로 연결해줘야 하는데, 연결하는 일이 그리 단순하지는 않다. 케이블 종류도 구리, 광, 유선, 무선 등 다양하고, 케이블이 지상, 공중, 지하, 해저 등으로 포설돼 경로 또한 다양하다. 이렇게 다양하고 복잡한 경로를 거치는 동안 데이터는 변형되고 왜곡되고 실종되기도 한다. 그렇기 때문에 구간마다 오류를 감지해서 보정하고 재전송해야 한다. 통신의 양단에 있는 두 당사자는 중간에 이런 일이 일어나는지 몰라야 하며, 단일 케이블이 존재하는 것처럼 느끼게 해 주는 것이 바로 가상케이블의 역할이다.

가상케이블 로리넷(LoryNet)
로리넷은 LPWA(저전력 중·장거리 무선네트워크)의 한 종류인 로라(LoRa, Long Range) 통신을 기반으로 센서 노드, 컨버터, 중계기, 게이트웨이를 인터넷으로 연결해, 마치 하드디스크에 읽고 쓰는 것처럼 쉽게 통신할 수 있게 해주는 가상케이블 플랫폼이다.

가상케이블이란 실제로 존재하지는 않지만, 두 기기를 이어주는 안정되고 균일한 단일 통신 케이블이 존재하는 것처럼 사용자가 착각하고 통신할 수 있게 해 주는 가상의 케이블 시스템이다. 이런 케이블이 존재한다면 사용자는 복잡하고 어려운 통신을 가상케이블에 맡기고, 자신이 처리해야 할 본연의 응용에 전념하면 될 것이다. 이는 응용과 통신을 함께 하는 장비의 소프트웨어에서 통신을 분리해 내면 가능해진다.

IoT 통신은 고도의 실시간성을 요구하지 않는다. 어떤 지역의 온도 정보는 지금 당장의 것이 아니라도 사용할 만한 것이기에, 사용자가 통신을 의식하지 않고 통신 임무를 수행할 수 있어야 한다. 이를 도와주는 가상케이블 시스템이 로리넷이다.

로리넷의 기능
로리넷은 로라와 인터넷을 연결해 가상케이블을 제공하고, 전 세계 어디서나 통신이 가능한 통합 IoT 시스템이다. 센서노드, 컨버터, 중계기, 게이트웨이, 인터넷을 연결하며, 로라 통신망을 이용하는 것이 특징이다. 로라 망의 최대 가시거리는 20km에 달하며, 테이블 기반 통신으로 APP와 통신을 분리해 간단하게 동작을 제어할 수 있다.

로리넷의 구성원들을 블록 형태로 연결해 설비를 손쉽게 구성할 수 있다. 간단한 동작으로 유지보수가 용이하고 신뢰성도 높다. 사설 로라 망을 이용하기 때문에 별도의 통신 요금이 발생하지 않는다. 그 외에도 SDK(윈도, 리눅스, 안드로이드, iOS, 무(無)운영체제) 지원으로 손쉽게 응용 시스템을 구현할 수 있다.

로리넷의 기능으로는 가상케이블, 테이블통신, 로켓통신이 있고, 자세한 내용은 다음과 같다.

가상 케이블
로리넷은 장비 간에 신호를 연결하고 프로그램 간에 데이터를 연결하는 가상케이블 플랫폼이다. 한 장비가 발송한 신호와 데이터가 게이트웨이와 인터넷을 경유해 세계 곳곳의 장비에 전달한다.
테이블 통신
테이블 기반 데이터 통신방법. 통신을 수행하는 통신장치 안에서 운용되는 장치 소프트웨어
를 응용프로그램과 통신프로그램으로 분리해, 응용프로그램의 통신 부하를 줄이고 장치소프
트웨어의 개발, 유지보수, 개선작업을 쉽게 한다. 미리 설정한 규칙에 따라 각 장비 안에서 돌아가는 원격지 프로세스 간에 물밑통신이 이뤄진다. 통신 프로그램은 통신을 의식하지 않고 자기 테이블에 읽고 쓰는 방법으로 통신을 수행한다. 이 통신 방법은 시스템베이스에서 특허를 출원했으며, 시스템베이스 김명현 대표가 발명했다.
 

로켓 통신
테이블 엔트리에 읽고 쓰는 방법. 두 장비 간에 데이터를 주고받는다. 로켓(Lory Packet) 패킷 안에 다수의 읽기·쓰기 명령을 넣어 다양한 프로토콜을 구현한다.

‘사물’은 현장의 온도·습도 등 상태를 계측하는 센서나 데이터를 입·출력하는 설비, PC, 휴대폰 등의 장비다. ‘센서 노드’는 사물의 상태를 계측하고 데이터로 변환해 통신하는 센싱·통신 장비다. ‘통신노드’는 센싱 포트 없이 가상케이블 안에서 데이터 이송만 담당하는 통신 장비 역할을 하고, ‘게이트노드’는 데이터를 인터넷을 통해 거리를 지구 반대편까지 확장하는 게이트웨이 역할을 한다.

[그림 2]에서 보는 바와 같이 자사에서 제공하는 6종의 통신 노드들을 연결하면 로리넷 가상케이블이 구축된다. 센서노드인 ‘ioLory’, 통신노드인 ‘sLory’, ‘uLory’, ‘rLory’, ‘Lory’, 게이트웨이인 ‘로리게이트’(LoryGate)을 가지고 가상케이블 시스템 로리넷을 구축한 하나의 예시다.

로리넷은 플랫폼이므로 통신 기술의 제한을 받지 않는다. 여기 소개하는 로리넷은 통신 구간을 모두 로라 기반의 무선으로 구성했다. 센서노드는 다수의 DIO·AIO 등 다양한 디지털·아날로그 인터페이스를 장비나 외부 환경에 연결해 신호나 데이터를 검출한다. 통신노드는 PC나 휴대폰을 연결하기도 하고, 신호를 증폭하거나 장애물을 우회하기도 한다. 게이트노드는 지역 통신을 인터넷에 연결해서 글로벌한 광역 통신으로 변환한다.

플랫폼
일반적으로 플랫폼이라고 하면 제일 먼저 ‘기차역’을 떠올리게 된다. 사전적으로는 사람들이 기차를 쉽게 타고 내릴 수 있도록 만든 장소다. 만들어진 목적은 여러 사람이 이용하기 편리하게 만들기 위함이다. 그래서 많은 사람들이 다양한 목적으로 사용한다. IT 업계에서는 플랫폼을 기반 운영체제나 기술 환경을 말하기도 한다. 즉 다양한 애플리케이션을 연결해서 사용할 수 있게 해주는 소프트웨어·하드웨어 환경을 일컫는 말이다.

플랫폼은 다양한 응용소프트웨어를 실행할 수 있는 기반이다. 플랫폼을 이용하면 응용프로그램은 기반을 만들 필요가 없이, 자기가 만들어야 할 응용소프트웨어에만 집중하면 된다. 응용프로그램을 고치지 않고도 다른 플랫폼으로 옮겨가기도 쉽다. 로리넷 역시 다양한 사용자가 각각 자기 목적을 달성하기 위해 사용할 수 있도록 하는 플랫폼이다.

로리넷 플랫폼
로리넷은 장비 간에 신호를 연결하고 프로그램 간에 데이터를 연결하는 가상케이블 플랫폼이다. 로리넷의 플랫폼은 노드들의 각 포트들과 소프트웨어가 응용 부분과 통신 부분으로 분리돼, 테이블을 매개로 소통하는 서비스를 제공한다. 로리넷 플랫폼 내의 각 포트들은 각각 독립된 프로세스로서 앱(App)–테이블(Table)–루트(Route)–링크(Link)의 4개 계층(Layer) 구조를 가지며, 응용 부분은 최상위 계층으로 작성하고, 통신 부분은 하위 3개 계층으로 구성된다.

• 앱 계층인 응용프로그램은 타이밍이 도래하면, 자동으로 외부세계를 센싱해서 생성한 데이터를 상대편 응용프로그램으로 보내지 않고, 자기 테이블의 특정 엔트리에 저장한다. 저장 주기와 저장할 테이블의 엔트리 위치는 테이블의 센싱 옵션에 정해 놓은 세부 항목에 따른다.
• 테이블 계층은 타이밍이 도래하면 자동으로 자기 테이블의 특정 엔트리를 상대편 테이블의 특정 엔트리로 동기화한다. 동기화 주기와 저장할 테이블의 엔트리 위치는 테이블의 싱크 옵션에 정해 놓은 세부 항목에 따른다. 실제 통신은 하위 계층들이 알아서 처리한다.
• 루트 계층은 상위 테이블 계층의 요청에 의해 자동으로 커맨드 패킷인 로켓 저장소인 ‘FIFO’를 상대편 장치의 FIFO로 동기화한다. 이 또한 실제 통신은 하위 계층이 알아서 처리한다. 이 계층은 하위 링크 계층이 통신할 수 있는 상태가 되면, FIFO에 들어 있던 로켓을 하나 꺼내 링크 계층의 출력 버퍼에 넣어주고 전송을 의뢰한다.
• 링크 계층은 이 것을 받으면 실제 통신으로 상대편 장치의 버퍼로 이송함으로써 통신을 완성한다.

자동 통신
IoT 환경에서 일각을 다투는 통신은 많지 않다. 1분 전이나 10분 전 데이터도 유효한 즉시성이 필요 없는 통신이 대부분이다. 공항에서 짐을 가지고 기내에까지 가지고 갈 필요 없이 카운터에 맡기고 도착해서 공항에서 짐을 픽업하듯, 앱이 모든 것을 신경 쓰지 않고 데이터를 픽업할 수 있는 방법같은 통신이 있다면 편리할 것이다. 로리넷의 자동 통신은 컨베이어 벨트처럼 데이터를 자동으로 전달해 주는 방식으로, 응용프로그램이 통신에 신경쓰지 않아도 데이터가 물밑 통신으로 테이블에 자동으로 도착한다.

이처럼 IoT 데이터통신 환경에서 필요로 하는 통신장치들의 장치소프트웨어를 4개 계층 구조로 분리해 테이블을 매개로 응용프로그램과 통신프로그램을 이전의 어떤 구조보다도 확실하게 분리해냈다는 점이 특징이다. 날개 없는 선풍기, 바퀴 없는 자동차가 가능한 것처럼, 통신하지 않는 통신프로그램이 가능해진다는 것이다.

응용사례(이동기지국 – Lory)
스마트폰은 현대인의 생활에 가장 밀접하게 연관돼 있는 기기다. 대부분의 사람들은 잠자는 시간을 뺀 나머지 시간의 대부분에 스마트폰을 사용하고 있다. 하지만 스마트폰도 통신이 안 되면 사용할 수 없다. 기지국과 연결되지 않거나 산속, 해변 같은 통신 음영지역에서는 사용할 수 없는 것이다.

시스템베이스는 통신이 되지 않는 경우에도 사용할 수 있는 제품을 개발했다. 사설망을 만들어 사용하기 때문에 통신비가 없고, 통신 기록도 남지 않는다. 별도의 통신망 없이 통신 음영 지역인 오지에서도 서로 통신을 주고받을 수 있다. ‘로리’(Lory)는 재난이나 재해로 통신망이 두절돼도, 기지국과 상관없이 사용할 수 있도록 만든 진정한 나만의 이동 기지국 제품이다.

로리(Lory)
로리는 ‘주머니 속의 이동 기지국’으로, 스마트폰과 연동해 ‘히말라야톡’ 앱으로 스마트폰 간 음성·문자, 지도·위치 정보를 주고받을 수 있다. 블루투스 4.1를 적용해 스마트폰과 연결되며, ISM 밴드인 로라 통신 방식을 적용했고, 917~923MHz 주파수 대역을 활용해 통신 음영지역에서도 이동하며 사용할 수 있는 휴대용 무선 모뎀이다.

문자/음성 통신 기능
로라는 음성을 전송하기엔 적합하지 않은 작은 대역폭을 가지고 있다. 당사에서는 로라를 통해 문자·음성을 구현하기 위해서 자사의 특허기술을 적용했다. 음성을 문자로 변환하고 문자를를 음성으로 재현해 로라에서 음성 통신을 구현한 것. 이를 통해 통신이 안 되는 곳에서 먹통이던 휴대폰이 생활 무전기로 변신하게 됐다.

위치 전송 기능
로리는 히말라야톡과 함께 사용돼 음성·문자 전송뿐만 아니라 지도·위치도 전송할 수 있다. 주변에 로리를 가진 특정인에게, 또는 모든 로리 사용자들에게 통신이 되지 않는 곳에서도 자신의 위치정보를 보낼 수 있다.

비상 통신 기능
로리와 히말라야톡를 이용해 응급 구조신호를 전송할 수 있다. 긴급구조요청 신호를 보내면 내 주위에 나의 위치 정보와 함께 도움 요청 메시지를 계속해서 보내게 할 수 있고, 이를 통해 등산이나 야외 활동 중 문제가 생기면 긴급 구조를 받을 수 있다. 그리고 이 기능에는 시스템베이스만의 특허 기술이 적용돼 있다. 구조요청자가 응급 신호를 보냈을 때 주변의 로리 사용자들 중 통신 기지국 망과 접속되는 사용자에게 요청이 가면, 현재 구조 요청자의 누적 이동경로 위치 정보를 자동으로 119나 112에 신고를 할 수 있도록 하는 기능을 적용할 수 있다.

보조배터리, 태양광 충전 기능
아웃도어 활동과 재해·재난 같은 비상사태 시, 스마트폰의 배터리가 떨어졌을 경우 비상 충전을 할 수 있도록 보조배터리로 사용할 수 있다. 제품 뒷면에 태양광 충전패드가 부착돼 있어 태양광으로도 충전할 수 있다.

방수·방진
IP67 등급의 방수·방진 설계로 악천후나 재난, 아웃도어 활동에도 안심하고 사용할 수 있다.

히말라야톡 앱
히말라야톡 앱은 이동기지국인 로리와 연동해 스마트폰 간 음성·문자, 지도·위치 정보를 주고받을 수 있다. 1:1, 그룹, 방송 형태로 전송할 수 있고, 비상시 긴급 호출을 통해 조난자의 위치 정보와 이동정보를 전송해 응급 구조를 할 수 있다. 통신이 되지 않는 곳에서도 사용할 수 있기 때문에, 인터넷이 안 되는 지역에서도 무료로 제공되는 오프라인 지도 서비스를 받을 수 있다.

작성자: 시스템베이스 개발팀 현대경 차장