임베디드 소프트웨어 프로그래밍 임베디드 시스템 개요

1. 임베디드 소프트웨어 프로그래밍 임베디드 시스템 개요

2. Ubiquitous Computing

3. 유비쿼터스 네트워크로의 전개 구도 메인 프레임 1960년 (연간 1만대 단말시대) PC + 전용선 1985년 (연간 1억대 단말 시대) PC + 인터넷 IPv4 1995년 (연간 수억대 단말시대) 현 재 휴대전화, PDA, 게임기, 정보가전, 센서, RFID 등 IPv6 대체 단계 2005년 유비쿼터스 네트워크 정비 단계 (연간 100억대 단말시대) 모든 제조물, 도시 시설물, 동식물 등에 u-칩(RFID+센싱 디바이스) 이식 2010년 Only IPv6 유비쿼터스 네트워크 완성 단계 (연간 100조 단말 시대)

4. Many persons, One computer Fewer persons per computer One person per computer One person, few computer 그리드/PC,서버 (One Job, Many Server) 클라이언트/서버(웹) P2P/PC(메신저) One person, Many computers  It’s Ubiquitous Computing. People, appliances, Locally, remotely, Fixed, mobile, wired, wireless 센서네트워크+BcN(RFID, 칩,자율 컴퓨팅) 유비쿼터스 컴퓨팅 전개 양상

5. 시 스 템 / 어 플 리 케 이 션 Ubiquitous Computing 시대 (one Person many computers) PC 시대 (one Person per computer) Mainframe 시대 (many peoples one computer) 1995 2000 2010 2005 인식의 전환 ▶센서, 칩, 태그 ▶정보사물(Infothing) ▶어플라이언스 ▶Network(B-M-W) ▶Hot-Spot ▶IPv6 ▶Application/Biz ▶가치 유비쿼터스화로 인한 빅뱅

6. 유비퀴터스 컴퓨팅 비전의 태동 • Mark Weiser가 주창 • XEROX의 Palo Alto Research Center에서 Ubiquitous Computing을 실험(1988년) • 컴퓨터를 사용하여 일을 하는 사람이 일보다는 컴퓨터 조작에 더 몰두해야 하는 성가심을 지적하며 인간중심의 컴퓨팅 기술로서 Ubiquitous Computing비전을 주장 • Disappearing Computer • Invisible computer + Calm technology • 무의식적 통합, 컴퓨터가 인간에 적응 Physical World(Everyday object) + People + Information + Tiny Computer + Pervasive Network(Wireless+Mobile+Line network)

7. Ubiquitous Computing 이란? • 넓은 의미 • “Ubiquitous”는「편재：어디에나 있다」 • ‘(신은) 어디에나 널리 존재한다’라는 의미의 라틴어에서 유래 • “Ubiquitous Computing”은 단순하게‘언제든、어디에서든 컴퓨터를 사용할 수 있는 것’ • 좁은 의미 • 네트워크 교신능력을 가진 초소형 칩을 모든 물건에 내장하여… • 유비쿼터스 컴퓨팅의 특징 • 유비쿼터스 컴퓨팅 환경하의 모든 컴퓨터는 네트워크에 연결 되어 함 • 인간화된 인터페이스(calm technology)로서 눈에 보이지 않아야(invisible) 함 • 가상공간이 아닌 현실 세계의 어디서나 컴퓨터의 사용이 가능해야 함 • 사용자 상황(장소, ID, 장치, 시간, 온도, 명암, 날씨 등)에 따라 서비스가 변해야 함

8. 차세대 컴퓨팅 기술의 동향

9. Wearable Computing • Wearable Computing • 몸에 부착해 컴퓨터 행위를 할 수 있는 모든 것 • 앞으로 체내 이식형 컴퓨팅(implant computing)기술로 발전해 나갈 것으로 예상

10. Nomadic Computing • Nomadic Computing • 노마드(nomad)란 노트북이나 휴대폰과 같은 기기를 통해 언제 어디서든 외부와 접속하며 이동하는 부류 즉, 전자 유목민을 말하는 것 • 네트워크의 이동성을 극대화해 특정장소가 아니라 사용자가 자유자재로 이동하면서 어디서든지 컴퓨터를 사용할 수 있게 하는 컴퓨팅 환경 • 어디서든 연결된(always connected) 환경

11. 유비쿼터스 기반 기술 - RFID • RFID - Radio Frequency Identification • 무선 칩을 내장하고, 무선으로 데이터를 송수신하여 데이터 수집을 자동화한 Tag • 바코드 방식과 달리, RFID 방식은 비접촉 방식 • 포장, 대상 표면의 재질, 환경 변화 등의 여부에 관계없이 항상 인식이 가능 • 마이크로 칩이 내장되어 있어서 바코드 보다 훨씬 많은 정보를 교환 • RFID Tag 예 • RFID 시스템 구성 예

12. 유비쿼터스 기반 기술 - MEMS • MEMS : Micro Electro Mechanical Systems • 초소형 시스템이나 초소형 정밀기계를 말하며 마이크로 시스템, 마이크로 머신, 마이크로 메카트로닉스 등으로도 칭함 • 전자 및 기계 부품들로 구성, 초기에는 반도체공법과 소재를 이용하여 제작 • 적용분야 : 정보기기 관련 시스템의 센서나 프린터, 생명공학, 미세 유체 및 화학분석, 운송 및 항공, 광학, 그리고 로봇 등과 같은 산업 분야에서 구조, 부품 및 시스템 제조를 위한 핵심 기술로 활용

13. 유비쿼터스 기반 기술 – IPv6 • IPv6(Internet Protocol version 6)는 32비트 구조의 IPv4를 대체하는 128비트 구조의 IP 주소 체계 • IPv4 주소 체계로는 모든 기기에 IP주소 할당 불가 • IPv6 주소 체계로 거의 모든 장비에 IP주소 할당 가능

14. 유비쿼터스 기반 기술 - Sensor • 센서 : 정보 및 에너지를 물리적, 화학적, 생물학적 수단을 사용해 검출하는 장치 • 수동형 방식 - 사물에 내재된 식별자 칩을 리더기가 감지하는 방식 • 능동형 방식 - 센서 자체가 환경변화를 감지하여 정보를 전송하는 방식 • 검출대상 기준 분류 – 광, 자기, 온도, 압력, 진동, 기계 센서로 분류

15. 각국의 유비쿼터스 - 미국 • 미국, 제록스사의 PARC (Palo Alto Research Center) • 1988년 ‘Ubiquitous Computing’프로젝트 • 연구책임자 Mark Weiser(1952~1999) • 연구대상 • Computer Science(Computer, Network) • Human • 목표 : 컴퓨터와 네트워크, 인간이 조화된 문화 창출 • MIT Media Lab. (http://ttt.media.mit.edu/ ) • 가야할 길을 알고있는 구두 • 악수를 통해 전달되는 명함 • 분위기에 따라 색이나 모양을 바꾸어 주는 벽지

16. 각국의 유비쿼터스 - 미국 • 미국 국방부 산하 고등연구계획국(DARPA)과 국립표준기술원(NIST)가 대학연구소 및 민간기업의 Ubiquitous Computing 프로젝트 자금 지원 • HP, IBM, MS 등의 민간기업과 MIT, CMU, 위싱턴 대학 등이 적극적 동참 • HP의 CoolTown Project • MS의 Easyliving Project • 버클리대의 Smart Dust • MIT의 ‘생각하는 사물’‘Auto ID’‘Oxygen’ Project • 조지아텍대학의 e-클래스 등 다수 • 미래 경제사회의 근간이 될 상업용 기술 및 응용 개발 • 자국의 정보산업 경쟁력 유지와 조기 응용개발에 중점 • HCI(Human Computer Interaction) 기술과 표준 개발에 주력

17. 각국의 유비쿼터스 - 유럽 • 사라지는 컴퓨팅 계획(Disappearing computing Initiative) • 2001년에 시작된 EU의 정보화사회기술계획(IST)의 일환으로 미래기술계획(FET)이 자금을 지원하고 있는「사라지는 컴퓨팅 계획」을 중심으로 유비쿼터스 컴퓨팅에 대한 대응 전략을 모색 • 목표 • 정보기술을 일상사물 및 환경 속에 보이지 않게 통합하여 컴퓨팅 기술의 확산을 통하여, 오늘날 컴퓨터의 한계를 넘어선 인간의 일상생활의 개선과 향상을 지원. • 핵심 연구 대상 • 정보 인공물 : 새로운 소프트웨어와 하드웨어 아키텍쳐 기반의 정보 인공물과 통합된 일상 사물 창조 • 협업 : 정보 인공물들의 조합에 따라 새로운 생활형태와 기능 제공 • 디지털 라이프 : 정보 인공물은 항상 새로운 조합을 이루고, 새로운 조합에 따른 새로운 생활 환경에 의한 더욱 안락한 삶의 경험 제공 • ‘사라지는 컴퓨팅’ 실현을 위한 16개의 프로젝트를 유럽 각국의 대학 및 연구소, 기업 등이 공동으로 수행하고 있음

18. 각국의 유비쿼터스 - 유럽(2) 사라지는 컴퓨터 계획 Project

19. 각국의 유비쿼터스 - 일본 • 트론(TRON) 프로젝트 • 1984년 동경대 겐 사카무라 교수 추진 • 초기 일본 국내의 다양한 내장형 커널 S/W의 스펙 통일 시도 • 트론 칩 개발과 영역별 스펙 제시 • 지능형 지역분산형 시스템 추구 • 총무성 ‘u-Network’ 2005년 완료 예정 • 2005년까지 “무엇이든, 어디서든 네트워크”의 요소 기술의 확립을 위한 연구개발 프로젝트 추진 • 단말, 초소형 칩, 네트워크 인프라 로밍 • Anywhere Connection 추구

20. TRON프로젝트 발족 시의 응용 이미지

21. 각국의 유비쿼터스 - 일본 • 마쓰시다 : eHII • 1995년 마쯔시다가 언제나 어디서나 네트워크에 연결되는 유비쿼터스 정보가전이라는 개념으로 HII(Home Information Infrastructure)로 제창한 프로젝트 • eHII 하우스에서 건강 화장실의 경우 변기에 앉으면 체중, 체지방, 당뇨수치 등을 자동으로 측정하고 매일의 건강상태를 확인

22. 각국의 유비쿼터스 - 대한민국 • 정부 주도하에 2010년까지 e-KOREA와 연계한 u-KOREA 구축 • 2007년까지 제1단계 한국형 유비쿼터스 네트워크(KUN : Korean Ubiquitous Network)로서의 유/무선통합망 + 전자태그 인프라 구축 • 2010년까지 제2단계 한국형 유비쿼터스 네트워크로서의 전국적 초소형 칩 & 센서 처리망 건설 목표 • Smart-Town, u-POST, u-제주 구축사업 추진 • 현재 대학 중심의 u-campus 구축 사업이 활발히 진행 중 • 삼성그룹의 10개 계열사가 유비쿼터스 기반 디지털시티 구축 • 2007년까지 화성 동탄 지구에 건설 • 지능형 교통시스템(ITS), 홈네트워크, 지리정보시스템(GIS), 지능형 빌딩시스템(IBS) 등 첨단 IT기술을 집약

23. 각국의 유비쿼터스 - 대한민국 • u-KOREA

24. 각국의 유비쿼터스 - 대한민국 • u-POST

25. 각국의 유비쿼터스 - 대한민국 • u-제주

26. 유비쿼터스 컴퓨팅 주요 프로젝트 • Smart-Its Project - 소형 칩 기술 적용(유럽) • 수행기관 : ETH(스위스), TecO(독일), VTT(핀란드), Interactive Institute(스웨덴) 등 • ‘사라지는 컴퓨터 게획(Disappearing Computer Initiative)’의 16개 연구 프로젝트 중에서 가장 대표적인 프로젝트 • 목 표 : • 일상사물의 지능화 : 사물에 소형의 내장형 디바이스인 “Smart-Its”를 삽입하여 감지, 인식, 컴퓨팅 및 무선통신 등의 기능을 지닌 정보 인공물(Information Artifacts) 개발 • 지능화된 사물간의 커뮤니케이션 • 사물간의 협력적인 상황인식 및 활동

27. Smart-Its 유비쿼터스 컴퓨팅 주요 프로젝트 • Smart-Its Project • MediaCup (TecO) • 일반 컵에 Smart-Its를 탑재하여 컵과 관련한 정보를 인식, 처리 및 전달 • 사물의 지능화를 통해 컵의 이동경로 및 사용자 정보와 컵 내용물의 온도 및 상태 등의 정보 제공

28. 유비쿼터스 컴퓨팅 주요 프로젝트 • Smart Dust(버클리 대학) - MEMS 기술적용 • 스마트 먼지 : 1㎣ 크기의 실리콘 모트(silicon mote)라는 입방체 안에 완전히 자율적인 센싱(autonomous sensing)과 통신 플랫폼(communication platforms) 능력을 갖춘 보이지 않는 컴퓨팅 시스템. 가벼워 떠다닐 수 있음. • 응용분야 : 에너지 관리, 제품의 품질관리 및 유통 경로 관리, 군사목적으로 이용 (기상상태, 생화학적 오염, 병력과 장비의 이동을 감지)

29. 유비쿼터스 컴퓨팅 주요 프로젝트 • Smart Dust(버클리 대학) - MEMS 기술적용

30. 유비쿼터스 컴퓨팅 주요 프로젝트 • EasyLiving 프로젝트(MS): 홈 공간 비즈니스 • 현실세계 + 센싱 및 세계 모델링( sensing & world modeling) + 분산 컴퓨팅 시스템  가장 쉬운 삶의 공간 창조 • 지능형 환경 구축을 위한 프로토타입 아키텍쳐 및 기술을 개발 • EasyLiving의 주요 시나리오 • 사람이 실내로 들어가 스크린 앞에 앉으면 자동으로 사용자를 인식해 메일 검색하거나 미리 선택한 영화를 볼 수 있으며, 일어설 때 상영이 중단된다. • 사용하던 컴퓨터에서 다른 컴퓨터로 이동하면 자동 로그 오프되고 새로운 컴퓨터에 자동 로그인 • 사용자가 데스크 탑을 통해 작업하던 정보를 실내의 스크린에 표시되기를 명령하면 이지리빙 시스템은 사용자가 요구한 내용을 스크린에 표시 • 사용자는 데스크 탑의 키보드나 마우스를 통해 스크린에 인터페이스 할 수 있다.

31. 유비쿼터스 컴퓨팅 주요 프로젝트 • CoolTown 프로젝트(Hewlett-Packard) • 유/무선 통신 네트워크 기술과 웹기반의 정보통신기술을 기반으로 하는 미래 도시 모델 구현 • 이를 위해 전자태그 및 내장형 웹서버(200KB), 근거리 무선통신이 가능한 PDA 그리고 기존의 웹 인프라를 기반으로 하는 전자공간에서 현실세계의 사람과 사물이 연동되는 시나리오와 데모를 제시 • 현실세계의 사람・장소・사물이 가상세계에서도 연동되는 환경 구축을 목표로 함 • 쿨타운의 채택 기술 • 표준 바코드 기술 ,무선 송수신 기술,적외선 및 블루투스(Bluetooth) 기술 등 • 쿨타운 응용 사례 • 쿨타운 미술관, 쿨타운 회의실, 쿨타운 버스 • 커스터머 서비스, e-비즈니스, 원격교육 및 원격의료, 화재 및 방재에 대응한 서비스

32. 유비쿼터스 컴퓨팅 주요 프로젝트 • 생각하는 사물 프로젝트(MIT Media Lab) • 컴퓨터가 우리의 일상 생활 속으로 들어가 그것들의 협조를 통해 인간의 삶을 지원하는 미래 컴퓨팅 비전을 실현 • 인간 중심의 컴퓨터 환경 구축 • 인간을 주인으로 섬기는 지능화된 사물 및 컴퓨터 연구 • 사물들은 사용자의 언어, 행동, 생활습관 등을 이해하고, 적합한 서비스 제공 (예: 사람의 커피 기호를 파악하는 커피메이커, 수분조절 하는 화분) • 모든 기계와 사물이 사용자의 언어, 행동, 생활 습관 등을 이해하고, 서로간의 정보 수발신이 가능. 스스로 생각하여 사람이 의식하지 않고도 사용자를 위하여 일하도록 하고자 함. • 사물에 내장된 센서를 통해 현실 상태의 감지, 상황의 특성 추출, 학습을 통한 가능성과 결과에 대한 모델링, 상황분류, 행동화 단계를 통해 실현됨. Thinking Tags

33. 유비쿼터스 컴퓨팅 주요 프로젝트 • MIT Auto-ID Center - 복합 기술적용 • 21세기형 바코드 연구 개발을 목적으로 MIT와 UCC, P&G 등의 46개 협력사가 공동으로 설립, 현재 협력사는 75개로 확대 • 1차 프로젝트1999~2000, Smart tag 개발 성공 • 2차 프로젝트 2001~2010, Thinking tag • Auto ID 기술은 “스마트 태그(Smart Tag)”를 각종 상품에 부착해 사물을 지능화하여 사물간, 또는 기업 및 소비자와 커뮤니케이션을 통해 자동화된 공급망 관리 시스템 개발에 기여 스마트 태그(Smart Tag) : - RFID tag. 해당 상품의 세부 정보(ID)를 담고 있으며, 고주파(RF) 신호를 받으면 내장된 정보를 전송 - 사물에 지능+ ID + 인터넷 연결성을 식재(embedding)

34. 유비쿼터스 컴퓨팅 주요 프로젝트 MIT Auto-ID Center ① 음료수 캔은 공장에서 생산될 때 RFID 태그를 부착된다. 유일한 ePC 코드가 부여되고, 모래 알갱이 보다 작다. 또한 태그에 부착된 안테나는 짐의 보관창고에 있는 리더에 의해 감지되어 이 음료수의 모든 정보를 전달한다. ② 음료수 묶음이 케이스로 포장되어 카트에 실린다. 이때 음료수 묶음인 케이스에도 RFID 태그가 부착된다. ③ 음료수 케이스가 공장 문을 나서면서 태그가 활동을 시작한다. ④ 리더기는 각 태그의 코드인 ePC를 읽는다. ⑤ 리더기는 읽은 번호를 컴퓨터에 저장한다. ⑥ 음료수 케이스를 실은 트럭이 분배 창고에 도착하여 리더기에 의해 어떤 물건이 도착했는지 알 수 있다. 그래서 쉽게 배달 목적지로 가는 트럭에 적재된다. ⑦ 수퍼 마켓에 도착하면 문위에 부착된 리더기에 의해 음료수에 대한 정보를 읽어 원하는 위치에 전시된다. 이때 재고관리에 사람이 일일이 간섭할 필요가 없다. ⑧ 만약 손님이 음료수 6캔을 가져가면 선반에 부착되어 있는 리더기에 의해 자동으로 재고 상태가 파악되어 음료수 공장에 주문을 한다. 그래서 항상 적정량의 재고가 유지된다. ⑨ 고객은 계산을 하기 위해 줄을 설 필요가 없다. 이미 각 물건 값은 수퍼마켓 문을 나설 때 계산되어 진다. ⑩ 가정의 냉장고에 음료수가 부족하면 자동적으로 인식되어 구매 리스트에 등록한다. ⑪ 재활용 센터에서는 일일이 사람을 캔을 골라낼 필요가 없다. RFID 태그를 보고 재활용할 빈 캔을 자동으로 분류한다.

35. 주요 UC 프로젝트 특성

36. 유비쿼터스 컴퓨팅 - smart wear • 섬유(직물)나 의복 자체가 외부 자극을 감지하고 스스로 반응 (Assisted Cognition System) • 센사텍스(Sensatex)사의 스마트 셔츠: 심장박동, 호흡, 혈압, 체온, 칼로리 소모량 등을 센싱. 원격 의료용, 스포츠용, 유아용 • 인피니온(Infineon)사의 스마트 의류: MP3플레이어와 이어폰을 내장한 의류, 음량은 소매단추로 조절 SoC, MEMS (Micro Electro Mechanical System) 기술이 중요

37. Smart Home Things that Think Internet Car PDA Exotic Networking 휴대전화 정보가전 Wearable Computers 노트북 Ubiquitous Networking 디지털TV 전자페이퍼 셋탑박스 Web Computing 모바일 캠코더 사람+컴퓨터+사물 (Things to Things) 비디오게임 서버 인터넷 냉장고 CS 다수 컴퓨터 : 1인 다목적프린터 PC 메인프레임 1대 컴퓨터 : 1인 1대 컴퓨터 : 다수 (Server-to-Client) ~ 1980 ~ 2000 ~ 2010 ~ 2020 새로운 시대의 가능성 - 임베디드