사물 지능 통신(Machine to Machine)

모든 사물에 센서통신 기능을 부과하여 지능적으로 정보를 수집하고, 상호 전달하는 기술을 의미
표준화 단체 마다, M2M , MTC (Machine Type Communication) ,IoT (Internet of Thing) , WoT (Web to Thing) 이라고도 불린다.손쉽게 볼수 있는 부분은 바로 RFID 방식의 교통카드 , 편의점에서 가격정보를 읽는 바코드 외에도 택배 배송 추적, ATM 기기, 네비게이션 등과 산업현장에서 가로등 원격 제어, 교량/댐 안전관리, 공장/설비 관리 등 다양한 분야에서 활용

M2M 기술은 정보 통신 기술의 10년간 발전 과정에서 이미 우리 실생활과도 밀접하게 이용되고 있으며, 관련 기술과 표준화 작업이 꾸준히 진행중!!!
국내 이통3사 역시 포화된 Persone to Person 수익모델을 극복하기 위하여 M2M 사업에 적극적으로 몸을 담고 있고,M2M 국제 표준 기술에 기반한 개발형 M2M 플랫폼을 구축하여 API를 공개하고 있다.

사용단체별 용어 정리...

1. M2M (ETSI) : 인간의 직접적인 개입이 꼭 필요하지 않은 둘 혹은 그 이상의 객체 간에 일어나는 통신

2. M2M (IEEE) : 가입자 장치(Subscriber station) 와 기지국(Base station)을 거쳐 코어-네트워크에 위치하는 서버 간의 정보 교환 혹은 가입자 장치간 인간의 개입없이 발생하는 정보 교환

3. MTC (3GPP) : 인간의 개입이 꼭 필요하지 않는 하나 혹은 그 이상의 객체가 관여하는 데이터 통신의 형태

4. IoT (ITU-T) : 모든 사물에 까지 네트워크 연결을 제공하는 네트워크의 네트워크

5. IoT (CASAGRAS*) : 데이터 수집과 통신기능을 통하여 물리적 객체와 가상의 객체를 연결해 주는 글로벌 네트워크 기반구조

6. MOC (ITU-T) : 인간의 직접적인 개입이 최소한으로 요구되거나, 혹은 요구되지 않은 둘 혹은 그 이상의 객체 간의 통신

7. USN (ITU-T) : 센서가 수집한 정보를 상황인식 기능에 의하여 처리한 후 때와 장소,대상을 불문하고 지식 서비스를 제공하는 현존하는 물리적 네트워크 상의 개념적인 네크워크

ETSI TS 102.689 규격 에서는 M2M 서비스의 일반적인 요구사항, 관리, M2M 서비스를 위한 기능 요구사항, 보안, Naming 및 Addressing 요구사항 등을 정의 하고 있다.

M2M 서비스의 일반 적인 요구사항

- M2M Application communication principles

- Message Delivery for sleeping devices

- Delivery modes/Message transmission scheduling

- Message communication path selection

- Communication with device behind a M2M gateway

- Communication failure notification/Scalability (확장성)

- Abstraction of technologies heterogeneity(이질성)

- M2M Service Capabilities discovery and registration

- M2M Trusted Application/Mobility

- Communication integrity (완전함, 진실성)

- Device/Gateway integrity check/Continuous connectivity

- Confirm/Logging/Anonymity(익명성)/Time Stamp

- Device/Gateway failure robustness(견고함)

- Radio transmission activity indication and control

- Operator telco capabilities exposure(노출,폭로)

- Location reporting support/Support of multiple M2M Applications

3GPP MTC 표준화 현황

ETSI 와 3GPP 에서의 M2M 표준화 분야가 다소 상이 하다.
ETSI 는 데이터의 처리 및 관리 등을 중심으로 , 3PGG, IEEE, IETF 는 데이터의 전달을 중심으로 표준화를 진행하고 있다.

MTC 표준화를 위해서 SA(Service & Architecture) , CT(Core Network & Terminal), RAN(Radio Access Network), GERAN(GSM EDGE RAN) 등의 여러 TSG(Technical Specification Group) 내에 여러 WG(Working Group)들이 참여 하고 있다.

A. Rel-10 NIMTC (Network Improvement for MTC)
3GPP TS22.368 (Service Requirement for MTC) 규격에서는 MTC 를 위한 요구사항을 정의 하고 있다.

1. Common Service Requirement

- MTC device triggering : MTC Server 와의 통신 시작을 위한 MTC device 의 트리거링
- Addressing : Public address 도메인의 MTC server와 Private address 도메인의 MTC device 간 통신을 위한 MTC device 의 주소 획득
- Identifier : ME와 MTC subxxxxxxion 식별
- Charging requirement : MTC device 또는 MTC device 의 그룹 단위의 과금
- Security requirement : MTC communications 을 위한 보안
- Remote MTC device management : 원격에 설치된 MTC Device의 관리 ( e.g. OMA DM)

2. Specific Service Requirement

- Low mobility : 고정되거나, 이동하는 빈도수가 낮거나, 한정된 지역만을 이동하는 MTC device 고려
- Time controlled : 정해진 시간 동안에만 data를 송/수신하는 MTC application을 고려
- MTC monitoring : MTC Device와 관련된 event들의 모니터링
- Time tolerant : Data의 실시간 전송이 아닌, 지연 전송이 가능한 MTC Device 고려
- Packet Switched (PS) only : Packet switched service 만을 사용하는 MTC device 고려
- Small data transmission : 적은 양의 data만을 전송하는 MTC Device 고려
- Mobile originated only : 발신 전용 MTC device 고려
- Infrequent mobile terminated : 수신이 별로 없이 주로 발신을 위한 MTC device 고려
- Priority alarm message : 비상 상황에서 긴급 알람 메시지를 전송하는 MTC Device 고려
- Secure connection : MTC Device 와 MTC Server 간에 보안된 연결 설정을 요구하는 MTC Device 고려
- Location specific trigger : MTC application 이 device 의 위치를 파악하여 특정지역에 위치한 MTC device 를 트리거링
- Network provided destination for Uplink data : MTC Device로부터 전송되는 모든 data가 network이 제공하는 특정 주소로 전달되는 형태의 MTC Application 고려
- Infrequent transmission (잦지않은 전송) : Data 송/수신이 건의 없는 MTC Device 고려
- Group based MTC feature : 그룹을 형성한 MTC device 고려

B. Rel-11 SIMTC (System Improvement for MTC)

여기서는 통신사업자들의 요구사항을 수용하여 MTC Application Server 가 먼저 MTC Device 응용의 시작 및 정보 수집 등을 요구할 수 있도록 새로운 네크워크 구조를 제시한다.

MTC 관련 망 요소들의 주요 기능은 다음과 같다.

- MTC Device : MTC 기능을 가진 이동 단말에 해당되며, Um,Un 등과 같은 기존의 셀룰라 인터페이스를 통해 네크워크에 접속
- MTC Service Capability Server : 이동통신 네트워크 자체와 통신을 하거나 이동통신 네트워크를 통해 MTC device 와 통신을 하는 서버로, MTC application server 로의 접근을 위한 인터페이스를 제공하며, MTC 서비스 플랫폼에 해당한다.
- MTC Application Server : MTC device와의 연계를 통해 응용을 수행하는 서버
- MTC-IWF : 외부 네트워크에 위치하는 MTC service capability server와 이동통신 네트워크 노드들 사이에 trigger 요청을 중계하는 역활 담당하는 신규 망 요소

이들 망 요소중 3GPP에서 새롭게 정의한 MTC-IWF 에서 처리하여야 할 주요 기능들로는 "Online Device Triggering" 과 "Address and Identifier" 가 있다.

*Online Device Triggering

MTC Device 가 아닌 MTC Application Server 가 먼저 Trigger 를 요청하는 방식은 (1)MTC Service Capability server를 거쳐서 요청하는 방식과 (2) MTC Service Capability Server 를 거치지 않고 이동통신망에 직접 요청하는 방식을 정의하고 있다.
MTC Service Capability Server 를 거쳐서 요청하는 방식의 경우에 MTC Service Capability server는 MTC-IWF 와 중계를 요청하는 방식(TSP 인터페이스), 사용자 데이터를 직접 GGSN/P-GW 로 전달하는 방식, 그리고 SMS 형태로 전달하는 방식(Tsms 인터페이스)를 정의하고 있다.
MTC Service Capability Server 의 Trigger 요청을 받은 MTC-IWF 도 SMS 형태로 변환하여 처리하는 방식(T4 인터페이스),MSC,SGSN,MME 등과 같은 이동통신 네트워크 노드로 전달하는 방식(T5 a/b/c 인터페이스)을 정의하고 있다.

*Address and Identifier

MTC-IWF가 새롭게 정의되면서 MTC-IWF를 중심으로 3GPP 네트워크 내부와 외부에서 MTC Device를 식별하기 위한 ID의 구분이 필요하게 되었다. MTC-IWF 이후 외부 네트워크에서 MTC device의 식별을 위해 사용하는 ID를 'external ID'라 하며 FQDN 이나 MSISDN 등이 이에 해당 할 수 있고, 각 MTC device에 다수의 external ID 가 할당될 수 있다.
이동 통신 네트워크 내부에서 식별을 위해 사용되는 ID를 'internal ID' 라 하며 IMSI 가 이에 해당하고, 각 Device에는 하나의 internal ID만이 할당된다.
External ID 와 Internal ID 와의 mapping 은 HSS에서 수행된다.
MTC device를 위한 addressing 은 다수의 MTC device 사용에 따른 주소 공간의 부족 등을 고려하여 IPv6 를 기본 주소 체계로 사용한다.

결론

3GPP 표준화의 궁극적인 목표는 MTC를 위해 정의된 요구사항을 만족하면서 , 일반 휴대폰 사용자에게 미치는 영향을 최소화 하는 범위 내에서 기존의 이동통신네크워크를 개선하고 향상시켜 MTC 를 위해 최적화된 네트워크를 구축하는 것이다.
이러한 목표를 위해, Rel-10 NIMTC에서는 네트워크의 과부하 제어라는 선결 문제 해결에 중점을 두었고, Tel-11 SIMTC는 device triggering등과 같이 사업자의 요구를 기반으로 다양한 응용을 수용할 수 있는 통신 모델을 고려하여 새로운 네트워크 구조 모델 등을 제시하였다.
한 걸음 나아가 Rel-12에서는 다양한 sensor 및 RFID도 수용할 수 있는 gateway 형태의 MTC Device도 고려되어 , 단일 및 다중 응용을 수행하는 MTC device도 표준화의 대상으로 고려될 예정이다.
또한 유럽의 ETSI에서 진행되는 TC ㅡM2M 그룹의 표준화와 연계도 준비하고 있다.
끝으로 작년 7월에 M2M 국제 표준화 협력체인 oneM2M이 출범하였다. oneM2M에는 국내 표준화 기관인 TTA 외에도 미국(TIA, ATIS), 유럽(ETSI), 중국(CCSA), 일본(TTC, ARIB) 등 주요 표준개발기관들이 참여하였으며, 전 세계 주요 이동통신사와 솔루션 제조사들도 각국의 표준개발기구를 통해서 대거 참여하므로써 M2M 분야에서는 가장 강력한 국제표준화 단체로 역할을 할 것으로 예상된다.

(추가적인 용어 설명)

* GateWay : 복수의 컴퓨터와 근거리 통신망(LAN : local area network)등을 상호 접속할 때 컴퓨터와 공중 통신망, LAN 과 공중 통신망 등을 접속하는 장치를 가리킨다.
실제로는 미니컴퓨터 등이 사용되고 있으며, 게이트웨이 프로세서 라고도 불린다. 일반적으로 컴퓨터와 단말기를 공중 통신망을 경유하여 접속할 경우에는 게이트웨이로서는 대규모 장치를 필요로 하지 않는다.
그러나 네트워크 간 통신을 행할 때에는 통신속도의 제어, 트레픽 제어, 네트워크 사이에서의 컴퓨터 어드레스의 변환등 복잡한 처리를 행하기 때문에 게이트웨이 프로세스로서는 적지 않게 미니컴퓨터 정도의 능력을 갖는 장치가 필요하게 된다.
요즘 원래의 정의 대신에 Router 라는 용어가 대신 사용된다. 게이트웨이는 자체 프로세서와 메모리를 가지고 있으며, 프로토콜 변환이나 대역폭 변환을 하기도 한다.일반적으로 게이트웨이는 근거리 통신망 프로토콜이 하나 이상 설치되어 있는 큰 규모의 네트워크에서 볼수 있다.

* Trigger : 프로그램을 자동으로 작동 개시시키는 것을 말한다. 컴퓨터 프로그램상에서 대부분 사용되는 용어로 메모리 내에 적재한 프로그램을 수동 동작같은 외부 환경으로부터의 개입에 의해 자동으로 실행(RUN)시키는 것을 말한다.