It’s about time: 산업용 사물인터넷(Industrial IoT)을 위한 진화하는 네트워크 표준





**산업용 사물인터넷은 더 스마트한 세상과 초연결 사회를 약속한다.** – 초연결 된 기기와 인프라구조(전력망, 제조 설비, 그리고 운송 시스템 등)는 각각 센서 기능과 운영, 컨트롤 그리고 분석 기능을 내재할 것이다.


기업내 모든 것들이 네트워크로 연결 될 때, 기기들 간 데이터 공유, 기업 전체 데이터 공유, 그리고 클라우드 데이터 공유 시스템은 더 스마트화 될 것이다. 이 시스템들은 엄청난 양의 데이터를 발생시킬 것이다. 런던 지하 철도 시스템의 빅토리아 라인의 조건 모니터링 솔루션이 그 예인데, 매일 32 TB의 데이터를 산출해낸다. 이 빅 아날로그 데이터는 분석되어 그 정보들에 근거한 사업 결정을 추진하기 위해 사용될 것이며, 이는 궁극적으로 안전성과, 가동 시간, 그리고 작동 효율성을 개선할 것이다.


비록 이런 가공되거나 처리되지 않은 방대한 데이터는 시간에 구애 받지 않고, 대기시간과 동기화에 큰 영향을 받지 않으면서 네트워크 레이어와 서브시스템을 통과 할 수 있으나, 임무에 결정적이고, 시간에 민감한 데이터는 반드시 대기시간과 신뢰도를 정확히 준수하면서 전송되고, 공유되어야 한다. 여기에는 다른 네트워크 트래픽과 무관하게 즉각적으로 처리, 공유 그리고 실행되야하는 중요한 컨트롤과 오류 탐지 데이터가 포함된다.


오늘 날 대부분의 네트워크 인프라구조는 이렇게 시간에 민감한 데이터를 처리할 수 있는 구조를 갖추지 못 하고 있다. 많은 산업용 시스템과 네트워크는 특정 업무의 조건을 충족하기 위해 만들어지고 최적화 된 다수의 경직된 통신 레이어들 속 컨트롤 체계를 위한 퍼듀 모델을 따라 디자인 되었다. 각각의 계층들은 대기시간, 대역폭, 그리고 서비스의 품질이 다양하기 때문에, 정보 처리 상호 운용을 어렵게 하고, 중요한 데이터를 시간에 맞게 이동하는 것을 실질적으로 불가능하게 만든다. 더욱이 오늘 날 기업들의 이더넷 파생상품들은 제한된 대역폭과 수정된 하드웨어를 요구한다.


산업용 사물인터넷이 가능한 인프라구조의 새로운 기능을 지원하기 위해, 설계사들과 최종 소비자들은 신뢰할 수 있고, 안전하고, 원격 접근이 가능한 첨단 기기들이 필요하다. 네트워크 기술들은 반드시 이런 차세대 산업 시스템의 필요조건을 충족시키고, 우리가 철저하게 설비나 전자망, 그리고 운송 시스템을 운영하는 방법을 발전시키기 위해 점진적으로 나아가야 한다.



**TSN: 바로 지금이 그 때다.**


기존의 IT 네트워크는 IEEE 802 표준에 의해 정의되는데, 이는 다 다른 정보 처리 상호 운용 계층들과 기능들의 요구 사항을 충족시키고 기기들간의 정보 처리 상호 운용을 보장한다. 오늘 날, 산업의 공급자, IT 사업가, 그리고 실리콘 공급자들은 표준 정보 처리 상호 운용 프로토콜을 업데이트하고, IIoT 응용 프로그램에 있어서 시간에 민감한 데이터를 위해 제한된 짧은 대기 시간의 데이터 이동을 제공하기 위해 IEEE 802와 최근에 형성된 AVnu Alliance안에서 협업한다.


시간-민감 네트워킹, 혹은 TSN이라고 불리는 이 다음 세대의 표준은, 기존 네트워크의 단점들을 처리한다. Boradcom, Cisco, Intel과 NI와 같은 회사들과 일하는 Avnu Alliance는 Wi-Fi Alliance가 IEEE 802.11 표준에 호환 가능하도록 제품과 기기들을 인증하는 것과 비슷하게, 인증을 통해서 상호 정보 교환이 가능한 생태계의 창조를 추진한다. 새로운 TSN 표준은 다음과 같은 다양한 이익을 제공할 것이다:


**대역폭**- 머신 비전, 3D 스캐닝과 전력 분석과 같은 진보한 감지 응용 프로그램들로부터의 큰 데이터 세트들은 네트워크 대역폭에 부담이 될 수 있다. 오늘날 산업 컨트롤용으로 흔히 쓰이는 사유 정보 처리 상호 운용 파생상품은 대역폭 100Mb와 반 양방향 통신으로 제한되어 있다. TSN은 표준 정보 처리 상호 운용률을 수용할 것이며 전이중 통신을 지원할 것이다.


**보안**- 오늘날 쓰이는 대부분의 하위 레벨 필드 통신은 에어갭과 불분명함을 통해 보안을 얻는다. 그들은 자동차 산업에 의해 영향을 받는데, 왜냐하면 에어갭 폐쇄 CAN 네트워크들은 모든 응용 프로그램과 작동 데이터를 지니고 있기 때문이다. 하지만 최근의 보안상의 결함들은 응용 프로그램의 중요한 하위레벨 인프라구조로 보안을 완전히 확장해야 할 필요를 드러내왔다. 분할, 수행 보호 그리고 일시적 구성 가능성은 보안 프레임워크에 다중 레벨 방어를 더할 수 있는 반면, TSN은 중요한 통제 트래픽을 보호하고 일류의 IT 보안 제공을 포함한다.


**정보 처리 상호 운용**- 표준 정보 처리 상호 운용 구성요소를 사용함으로, TSN은 사용을 용이하게 하기 위해 기존의 브라운필드 응용 프로그램들과 표준 IT 트래픽과 통합할 수 있다. TSN은 기존 정보 처리 상호 운용의 많은 특징들을 물려받는다. HTTP 인터페이스와 웹 서비스들이 그 예시인데, 이들은 원격 진단, 시각화와 IIoT에 있어서 흔한 특징들을 수리하는 것을 가능케 한다. 추가된 장점으로는, 표준 정보 처리 상호 운용 칩셋들을 추진해 다량의 상업용 실리콘의 힘으로 부품비를 내린다.


**대기시간과 동기화**- TSN는 빠른 시스템 반응과 폐쇄 회로 제어 응용 프로그램에 필요한 짧은 대기시간 커뮤니케이션을 우선시한다. 이것은 수십 마이크로초의 결정론적인 이동시간들과 수십 나노초의 노드들 사이에 시간 동기화를 획득했다. 시간에 민감한 트래픽의 신뢰할만한 전달을 보장하기 위해서, TSN은 신뢰도가 높은 데이터 경로를 위한 자동화된 구성을 제공한다. 높은 신뢰도 데이터 경로에서 패킷들은 무손실 경로 용장도(redundancy)를 제공하기 위해 복사되고 통합된다.



**미래는 제 때에 도래할 것이다.**


IIoT 수용이 계속되면서, 증가된 양의 데이터와 넓게 분포된 네트워크들은 중요한 정보를 공유하고 이동시키기 위한 새로운 표준을 요구할 것이다. 앰뷸런스나 소방차가 응급 상황에서는 다른 차들 사이에서 우선권을 얻는 것처럼, TSN기준은 중요하고 시간에 민감한 데이터가 표준 네트워크 인프라구조보다 먼저 제 시간에 도착하는 것을 보장한다. IIoT와 함께하는 빠른 속도의 삶에 온 것을 환영한다.


AVnu와 Industrial Internet consortium과 같은 조직들은 표준을 통해 정보 처리 상호 운용 역량 확장을 도모하고 있다. TSN의 넓은 시장 확장은 다양한 산업과 응용프로그램들을 이롭게 할 것이며, 500개의 연결된 기기들과 함께 사물인터넷의 비전을 이루는 데 중요한 역할을 할 것이다.
-Paul Didier, AVnu Alliance 위원회 멤버이자 IoT 솔루션스 Architect, Cisco.




번역: 곽이레 연구원

편집: 김수진 선임연구원