산업을넘어 라이프스타일을변화시킬 IOT, …€“Bluemix –IoT Foundation ... Intel Galileo Intel Galileo device Raspberry Pi Raspberry Pi Model B device Arduino Uno

© 2015 IBM Corporation

개발자와 함께하는 친친親親 DAY! 개발자가 개발되는 시간, 50분03/05/2015

산업을 넘어라이프스타일을 변화시킬 IOT, 어디까지 개발해 봤니?

IBM Korea Lab

황경태 실장 ([email protected])

© 2015 IBM Corporation2

개발자가 개발되는 시간, 50분!

목차

사물인터넷(IOT: Internet of Things) 이해와 미래

사물 인터넷의 가치(Value) 실현 필수 요소

IBM Internet of Things 파운데이션 소개

IBM IoT 파운데이션 맛보기 개발

– IBM IoT 파운데이션과 라즈베리파이(Raspberrypi) 연결

– Quickstart을 통한 디바이스 실시간 모니터링

실전 IoT 어플리케이션 개발

–디바이스 어플리케이션 수정 / 빌드 / 재설치

– Node-Red을 IOT 어플리케이션 개발 / DevOps

IBM IoT 파운데이션과 함께하는 사물인터넷 비즈니스 모델



사물인터넷(IOT: Internet of Things) 정의

각종사물에센서와통신기능을내장하여인터넷에연결하는기술을의미한다. 여기서사물이란가전제품, 모바일장비, 웨어러블컴퓨터등다양한임베디드시스템이 된다.

사물 인터넷에 연결되는사물들은자신을 구별할 수 있는유일한 IP를 가지고인터넷으로연결되어야 하며, 외부 환경으로부터의 데이터 취득을 위해센서를내장할

수 있다.

가트너에 따르면 2009년까지 사물 인터넷 기술을 사용하는사물의개수는 9억개였으나 2020년까지이수가 260억개에 이를 것으로 예상된다.

사물이 연결되면 인터넷을 통해방대한데이터가모이게되는데… 이것을 빅

데이터라고 부른다. 분석하는효율적인알고리즘을개발하는기술의필요성이

사물 인터넷의 등장에 따라 함께 대두되고 있다.

위키피디아) http://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%82%AC%EB%AC%BC_%EC%9D%B8%ED%84%B0%EB%84%B7



사물인터넷이 가져올 변화와 기회: “Connected Life” Usecases



GSM협회(GSMA)의 “Connected Life” 전망: $4.5T in 2020

Top Ten in 2020:

1. Connected Car $600 billion2. Clinical Remote Monitoring $350 billion3. Assisted Living $270 billion4. Home and Building Security $250 billion5. Pay-As-You-Drive Car Insurance $245 billion6. New Business Models for Car Usage $225 billion7. Smart Meters $105 billion8. Traffic Management $100 billion9. Electric Vehicle Charging $75 billion10. Building Automation $40 billion

“The Internet of [Things] could raise the level of U.S. gross domestic product by 2%-5% by 2025. This gain… if realized, would boost the annual U.S. GDP growth rate by 0.2%-0.4% points over this period, bringing growth closer to 3% per year.” – US Progressive Policy Institute

출처 :http://www.globaltelecomsbusiness.com/article/2985699/Connected-devices-will-be-worth-45t.html

http://www.globaltelecomsbusiness.com/article/2985699/Connected-devices-will-be-worth-45t.html



사물인터넷(IoT) 가치 실현 필수요소

Smarter 서비스– Smarter ~

– …

어플리케이션– Node-Red

– Watson

– Sentiment

– …

소프트웨어/플랫폼– Bluemix

– IoT Foundation

– …

Technology

– Sensing

– Processing

– Connectivity

출처 :Freescale Semiconductor

디바이스, 클라우드, 플랫폼에 혁신적 아이디어를 융합해 사물인터넷 가치를 실현합니다.



IBM® Internet of Things 파운데이션

Connect

Collect

Manage

Simple APIs

Assemble

Build

Real Time MQTT

REST

사물인터넷 기반의 혁신적 서비스를 클라우드에서 신속하고 쉽게 구현할 수 있는 서비스 개발플랫폼

Real Time MQTT



IBM IoT 파운데이션에서 준비된 사물인터넷 디바이스

IBM IoT 파운데이션은 다양한 디바이스를 지원합니다. 리스트에 포함되지 않은 디바이스도MQTT 3.1.1 를 이용해 연결할 수 있으며 가이드 및 샘플이 공개되어 있습니다.

지원 디바이스 목록 (참조: http://ibmdw.net/iot)

디바이스 유형 설명

ARM mbed ARM mbed device

Texas Instruments

BeagleBone with

Sensor Tag

Texas Instruments

BeagleBone with

Sensor Tag device

Texas Instruments

SimpleLink WiFi

CC3200 LaunchPad

Texas Instruments

SimpleLink CC3200

device

Intel Galileo Intel Galileo device

Raspberry PiRaspberry Pi Model B

device

Arduino Uno Arduino Uno device

Connect my own

registered device

Connect my own

registered device

Connect other

devicesConnect other devices

http://ibmdw.net/iot



맛보기 > 1. 디바이스(Raspberry PI)에 IoT 패키지설치

IoT 패키지 설치 및 자동 실행

IBM IoT 파운데이션은 현재 18종 디바이스를 지원합니다.Raspberry Pi에 IoT 모듈을 설치하고실행하여 보겠습니다.

모듈 다운로드



맛보기 > 2. 디바이스(Raspberry pi)에 IoT 서비스 실행

서비스 상태 확인 명령어

명령어 및 syslog를 통해 iot 서비스 상태를 확인할 수 있습니다.

syslog에서 iot 서비스 로그 확인



맛보기 > 3. IBM IoT 클라우드 연결 준비

디바이스 정보 및 Quickstart 연결 URL 확인

디바이스 정보와 함께 안내된 URL를 통해 IoT 클라우드에서 실시간 디바이스 데이터 확인

참고: 지원되는 명령어

명령 설명

sudo service iot start | stop | restart Iot 서비스 시작/중지/재시작

sudo service iot force-reload Iot 서비스 구성재로드 및 재시작

service iot status Iot 서비스 상태

service iot getdeviceid 디바이스 ID 및 IoT 클라우드접속정보 안내



맛보기 > 4. IBM IoT 클라우드의 Quickstart 서비스 연결

IBM IoT Foundation Quickstart는 사전 구성없이 MAC 어드레스만으로 디바이스 데이터의실시간 수신 및 모니터링 서비스 제공합니다.

IBM IoT Foundation Quickstart 서비스 실시간디바이스데이터 모니터링



이제 본격적으로 사물인터넷 어플케이션 개발을 시작합시다

IBM IoT Foundation 기반 어플리케이션 구현 과정

http://internetofthings.ibmcloud.com/dashboard/#/organizations/aqgmfl/home

http://internetofthings.ibmcloud.com/dashboard/#/organizations/aqgmfl/home



실전 > 디바이스 등록

IoT 파운데이션 클라우드 작업

디바이스탭 선택

Add Deivce 선택

안내따라디바이스정보입력– Device Type

– Device ID(MAC)

자동 생성된고유 디바이스자격증명(Credential) 복사

디바이스 작업

디바이스에고유자격증명저장

디바이스에서 IoT 서비스 재시작

디바이스등록을통해 고유식별자격증명디바이스에탑재하여, 안전한보안 환경에서 IoT 디바이스연결합니다.



실전 > API Key 생성

어플리케이션이 IoT 파운데이션연결에사용할 API Key 작성. 생성 시점에인증토큰내용을한번만 볼 수있으므로잘 보관하여야함.

IoT 파운데이션 클라우드 작업

API Keys 탭 선택

New API Key 선택

자동 생성된다음 정보복사– Key

– Auth Token

주의) Auth Token은만들 때 한번만그내용을볼 수 있음. 다른 곳에서는확인할 없으므로잘 보관하여야함. 만일,

잊어버려 Revoke 될 경우 키를사용중인 어플리케이션의서비스가중단됩니다.



Internet of Things Foundation Starter

실전 > Iot 파운데이션 Starter 어플리케이션 작성

IBM Bluemix는 Boilerplate는사전 정의된서비스및 샘플코드또는 처음(Scratch)부터시작할수 있는자원들을패키지로제공합니다. IoT 파운데이션 Starter 는 IoT 어플리케이션을개발에필요한다양한서비스와어플리케이션샘플을포함하고있습니다.

Bluemix 상에서 Node-RED로 구현된 IoT

어플리케이션샘플제공



실전 > Bluemix에서 Node-RED로 구현된 IoT 어플리케이션 개발

Bluemix의 Node-RED에서는 IoT 파운데이션을통해코딩 없이 IoT 디바이스와양방향통신이가능합니다.

그 결과 디바이스보낸데이터를즉시 수신할 수 있으며, 데이터를분석하여다른서비스와융합하여사물인터넷의가치실현을최단시간에이룰수있습니다.



실전 > Bluemix에서 Node-RED에서 지원하는 Node 목록

현재(2015/03/05) Bluemix Node-RED는약 50종의 Node 지원하며지속적으로확장하고있습니다.



실전 > DevOps Service

DevOps는 Git 기반으로동작하며 Live Editor를통한 실시간수정및 배포가 가능합니다. Git 클라이언트및범용 Git 툴을사용하여 Bluemix에 구현된소스를 관리할수 있습니다.



실전 > IoT 디비이스 어플리케이션 Git 저장소 Clone

Github에서 소스 다운로드

IoT 디바이스용 서비스 샘플의 소스가 Github에 공개되어 있으며, Reference 프로그램으로활용할 수 있습니다.

주요 소스 설명

파일명 설명

iotmain.c IoT 서비스메인 프로그램

mqttPublisher.c IOT 서버 접속, 메시지 전송, 수신등 MQTT 3.1.1 기반의 통신담당 모듈

mac.c, cpustat.c MAC 어드레스, CPU 상태 확인등. 디바이스확인을위한소스

jsonator.c Raspberry pi에서전송할 JSON 메시지작성

cJSON.c, jsonReader.c Json 라이브러리및 처리소스



실전 > IoT 디바이스 어플리케이션 수정

IBM IoT foundation에 전송할 JSON 메시지 포맷 수정



실전 > 수정된 IoT 디비이스 어플리케이션 빌드 및 설치

수정한 IoT 디바이스 어플리케이션을 빌드하고 설치합니다

소스 빌드– 환경에 따라 추가 라이브러리가 필요할 수 있음– 예) devscripts, build-essential, libssl-dev 등

–

참고) Lint 완료후출력되는서명관련오류메시지는무시하여도됩니다.

기존 iot 서비스 설치제거 및 수정 iot 서비스 설치



실전 > IoT 파운데이션 권한 조정 및 관리

대시보드에접근할수 있는 사용자추가/제거

IoT 파운데이션의 조직(Organization)에 귀속된 디바이스 및 데이터 처리량을 모니터링할 수있는 대시보드를 제공 합니다. 대시보드에 접거할 수 있는 사람을 지정/해제 할 수 있습니다.

IoT 시스템운영 현황 모니터링



정리 > IBM IoT 파운데이션의 실행 구조



지금까지 IBM IoT 파운데이션에 디바이스를 연결하고 융합형서비스를 쉽고 빠르게 만드는 과정을 확인하였습니다.

그럼, IBM IoT 파운데이션을 어떻게 활용할 수 있을까요?



IBM Bluemix IoT 파운데이션과 함께하는 사물인터넷 비즈니스 모델

은행 건강 자동차 유통 교통 E & U

수익화

Cash

replacement

solutions

Mobile banking

Paid home care

family services

Pay-per-drive

car rental

Cash replacement

Sensor-enabled

loyalty cards

Paid alerts to

travellers

Congestion

charging

Pay-per-use

energy

최적화

Optimized cash

management

ER bed

resource mgmt

Component

predictive

replacement

Fleet mgmt

Delivery and stock

replenishment

optimization

Store layout

optimization

Smart Cities

Traffic mgmt

Airport

Management

Delay non-

essential supply

during peak

loads

확장

Banking the un-

banked

Biometrics

Smarter

Subsidies

Life style

monitoring

In-car Movies,

Music, Games

Highly

Automated

Driving

Smart Vending

Machines

Delivery Lockers

Mobility

Services

Smart home

services

제어

Remote ATM

management

Dynamic

Authorization

Remote hospital

environment

Mgmt

Remote

drive-train

optimization

Store energy mgmt

Store parking mgmt

Dynamic price

labels

Crowd mgmt

Timetable mgmt

Asset mgmt

Remotely

control

consumer

devices



감사합니다.

Twitter에서 #IBMBluemix 또는 #개개시 검색하시면

이번 세션의 발표자료 다운로드 관련 트윗을 확인할 수 있습니다.

MQTT(MQ Telemetry Transport): IBM IoT 메시징 프로토콜

IBM이 개발한 사물 인터넷 + 모바일에 적합한 양방향 통신 메시징 규약

보편성, 유연성 – 오픈되어 있고 어디서든 사용 가능

• www.mqtt.org에 스펙 및 클라이언트 라이브러리 공개

• 2012년 Eclipse 오픈소스 M2M Working Group 내 프로젝트 Paho와 OASIS에서 표준으로채택되고 IBM의 Contribution

• 다양한 환경의 클라이언트 라이브러리 지원(C/C++, Java, JS/Node.js, Object C, .Net, Delphi, Perl, PHP, Python...) & 오픈소스

• 다수의 사물과 효율적 통신을 위한 양방향 Pub/Sub 메시징 패러다임

경량성, 신속성 – 최소화된 프로토콜 오버헤드

• 가장 작은 메시지 사이즈는 2 byte까지 가능: 가변 길이 MQTT 헤더 + 애플리케이션 Payload

• Payload 데이터에 중립적: 별도의 다른 애플리케이션 헤더 불필요

• 클라이언트 라이브러리: C 버전은 30Kb, Java 버전은 100Kb 내외, 제한된 리소스를 갖는사물에서도 무리없이 동작

• 고성능 메시징: 휴대용 장비에서 초당 천 단위의 메시지 교환 실현

http://www.mqtt.org/

MQTT(MQ Telemetry Transport): IBM IoT 메시징 프로토콜

신뢰성 – 세 가지 메시징 신뢰성을 위한 QoS 레벨 제공

• 반드시 전달되어야 하는 중요 메시지에 대한 전달 보장 및 중복 방지

• 0 – 메시지가 최대 1번 전달, 유실 가능성 있음

• 1 – 메시지가 최소 1번 전달, 중복 전달 가능성 있음

• 2 – 메시지가 단 한 번, 정합성 있게 전달

안정성 – 연결을 잃었을 때 이를 보정하기 위한 자체 기능

• Last Will and Testament: 클라이언트가 불시에 연결을 잃을 경우 이벤트가 서버에서 발생,서버 측에서 연결의 유실 여부를 인지

• Durable Subscription: 서버에 클라이언트의 구독(subscription) 정보 저장됨,세션 종료 후 재접속 시에도 재작업 없이 Pub/Sub 유지

• Clean Session 기능: 연결 해제 후 다시 연결되었을 때의 이전 세션 유지/삭제 선택

사물과의 양방향 통신의 혜택

HTTPS MQTT

수신 메시지 / 시간 1,708 160,278

% 배터리 / 메시지 0.01709 0.00010

송신 메시지 / 시간 1,926 21,685

% 배터리 / 메시지 0.00975 0.00082

• 93x 더 많은 무선 네트워크 상의 메시지 송수신• 11.89x 더 적은 송신 시 전력 소모• 170.9x 더 적은 수신 시 전력 소모• 8x 더 적은 무선 대역 사용• 50µs 고속망 상에서 송수신 속도

Polling/Pulling을 하지 않기 때문에 사물의 전력, 데이터 사용에 매우 효율적수백만의 사물이라는 규모로 바라보면 매우 큰 차이를 초래

테스트 출처: http://stephendnicholas.com/archives/1217

지능형 도시의 규모에 필요한 IoT 메시징 서버

소프트웨어

WebSphereMQTelemetry

어플라이언스

MessageSight

• 인스턴스 당 수십만 이상의 사물 동시 연결 처리• 초당 수천 이상의 메시지 송수신• 메시지 당 매우 적은 리소스 사용• WebSphere MQ를 통한 용이한 백엔드 연계• 명령/설정 한 번으로 N개의 클러스터 구성• 소규모 사물 네트워크를 위한 브릿지 서버 제공

• IoT를 위해 처음부터 설계된 특정 목적 하드웨어• 천만 단위의 동시 연결, 초당 메시지 송수신• 마이크로초 단위의 메시징 처리 능력• 어플라이언스 특유의 비교할 수 없는 관리성과

확장성• DMZ 구간에 최적화된 높은 보안성

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